纖維光學論文
㈠ 麻煩大家幫忙翻譯一下小論文
圖2表明,所測自發布
光譜不同溫度下有兩個主要高峰期。
低頻峰值(一)是窄的高
頻率峰值( b )款。隨著溫度的增加,從
室溫至80 ℃ ,兩峰轉向
更高的頻率。同時,高度A峰增加
和山頂b deceases增加
溫度。
顯示的溫度依賴性自發
第BS譜更清楚,中央頻率
和高度的兩峰為不同溫度
顯示在圖。 3 。中央的頻率VB在
圖。雙方的第3 A峰增加線性增加
溫度隨溫度系數1.05
兆赫/ ℃為A峰和1.13兆赫/ ℃為高峰期乙
數字顯示,第3 B的高度,兩國間的分歧
峰。雖然高峰的既不是高峰期增加
線性與溫度根據圖。 2 ,
高度差( PD )的跌幅線性與溫度
系數-0.06分貝/ ℃ 。
屋宇測量師在光纖是由相互作用
之間的光學模式和聲模式,在纖維
核心。這散射,廣泛應用於光纖分布式
遙感,因為這個過程是溫度敏感
和應變。多峰結構自發
在纖維布提供的可能性,同時
測量溫度和應變在纖維
布里淵分布式感測[ 11 ] 。這些實驗
表明,該中頻與小型的核心是,最好在這些
申請。妥善的設計可以提供幾乎相等
高度的雙高峰期的頻譜。這一特點,避免
困難學士分峰[ 11 ] 。其次,溫度
依賴的雙重峰指出,
高度差的兩個高峰,也可以被用來作為asensing參數,提供了一種新的可能性
提高性能和擴大功能
布里淵分布式光纖感測系統。
㈡ 高錕 什麼期刊《光頻率的介質纖維表面波導》
高錕教授獲諾貝爾物理獎是因為他在「有關光在纖維中的傳輸以用於光學通信方面」做出了突破性成就。而非化學方面的成就
論文都是幾十年前的事了 挺難的吧叫做《光頻率的介質纖維表面波導》。
㈢ 幫我找一篇science或nature上關於納米光學材料的文章
納米光學材料在通訊領域的最新進展
摘要: 本文綜述了納米材料光學特性的研究進展, 以期使納米材料的光學特性得到更加深入細致的研究。概述了納米技術在通訊領域的應用,並著重介紹了國內外納米光通信用納米光電子器件的發展現狀。
關鍵詞:納米光纜;納米光電子學;納米光導集成電路;納米光通信
1.引言
納米材料是納米科學技術的一個重要的發展方向。納米材料是指由極細晶粒組成, 特徵維度尺寸在納米量級(1~100nm ) 的固態材料。由於極細的晶粒, 大量處於晶界和晶粒內缺陷的中心原子以及其本身具有的量子尺寸效應、小尺寸效應、表面效應和宏觀量子隧道效應等, 納米材料與同組成的微米晶體(體相) 材料相比, 在催化、光學、磁性、力學等方面具有許多奇異的性能, 因而成為材料科學和凝聚態物理領域中的研究熱點。
納米技術已成為當今研究領域中最富有活力、對未來經濟和社會發展有著十分重要的研究對象。納米科技正在推動人類社會產生巨大的變革,它不僅將促進人類認識的革命,而且將引發一系列新的科學技術。納米技術對電子信息技術和光通信技術亦將產生重要影響。
2.國際發展狀況
2. 1 整齊排列的交叉式納米光纜線
美國化學學會會刊上刊登了由旅美學者、喬治亞理工學院王中林教授領導的研究小組,利用液態鉀做催化劑,首次生長出整齊排列且具有「Y2形狀」的氧化硅納米光纜線。據介紹,該納米光纜線的直徑為10nm ,長度可達毫米級,線直而均勻並且是透明的,最重要的是該納米光纜線在生長過程中自動由1 根分叉成為2 根,2 根可以分叉成4 根,依次繼續分裂。氧化硅是傳統光纜的主要組成材料,因此這些納米線有可能會用來做納米級的分叉光纜,形成納米分光器。王中林等人的實驗可以生產出大量而且結構均勻的分叉納米線。他們的研究結果同時也對經典的「氣相2液相2固相」(VLS) 納米線生長原理提出了挑戰。
VLS 原理認為一個催化劑顆粒只能長出1 根納米線,而線的直徑接近顆粒的大小。然而,他們在一滴約半毫米直徑的鉀丸上就可以生長出成千上萬根整齊排列的納米線。
2. 2 納米級導電纖維
1999 年12 月,日本研究人員研製出一種僅有一個分子粗細的導電纖維,可謂世界上最細「電線」。這種導電纖維是由日本工業技術院物質工程工業技術中心研製出來的。它的直徑僅3nm ,中心部分具有良好導電性的丁二炔鏈,四周包覆著糖的衍生物,並作為絕緣層,防止漏電。據分析,這種納米級「電線」可以應用在超小型的電子元器件和微型機械上。
2. 3 納米光導集成電路
日本NTT 公司尖端技術綜合研究所於2001年開發成功了製作光導集成電路晶元的基礎技術。NTT 公司的這家研究所採用先進加工技術,在硅晶元上製作出了可通過極細光束的通道(光導通路) ,使光束按直角方向轉彎,將其封閉在極為狹小的場所之中。由於不將光信號轉變成電信號,故這是直接處理光信號的納米光導集成電路。NTT 的科學家在夾有玻璃薄膜的硅晶元上,按照與光的波長相同的間距開發微細加工技術。
在一排排的孔之間,形成了沒有孔的線狀區域。如果從線狀區域的端部射入光線,則光通信中最常用的1. 3~1. 6μm 就基本沒有什麼光線向周圍漏出。經檢測後確認,這部分光是沿著線傳播的。只要能找出最優的線狀區域寬度,就能成功地使光通過。這是日本NTT 公司尖端技術研究所在光晶元技術上取得的重要成果。
2. 4 納米聚合體電子器件
將列印機、電腦和視屏一股腦地折起來裝入你的錢包、這就是以色列專家為人們展現的納米聚合體電子器件應用的一個未來景象。以色列技術工程學院和希伯來大學曾宣布,他們在研究具有高能信息傳輸功能的有機發光二極體中取得了最新突破,為實現這一夢想邁出了第一步。相關成果刊登在新出版的Science 雜志上。使塑料發射近紅外光將是把一個不可能的未來世界變成現實的開始。研究初期,以色列科學家採用鉺原子滲入有機材料的方法,結果得到的紅外線非常弱,轉化效率僅有0. 01 %。後來,此項研究的主持者之一,以色列技術工程學院的特斯勒博士和希伯萊大學的班尼博士共同提出了利用一種製造聚合體所需的納米粒子結構產生近紅外光的研究思路。研究中,他們將化學合成的納米粒子和與其共軛的聚合體組合製成二極體發光作用區,首次實現了具有應用價值,轉化效率達2 %~3 %的有機近紅外發光二極體。目前,他們正致力開發第二代效率更高,波段更寬的新器件。特斯勒博士稱:「最近有機近紅外發光二極體的研究取得了重大突破,已為未來的光纖通信器件採用幾乎所有可能的有機材料奠定了基礎。將來每家只需一個光纖傳輸器就可使家用網路、電視、可視電話與全球連接。高效、廉價的大容量有機信息傳輸設備的誕生正使這一構想變為可能」。
2. 5新型納米激光器提高電腦信息存儲量
2003年1月16日的Nature雜志報道,美國哈佛大學已成功開發出一種新型納米激光器,比人的頭發絲還細千倍,可自動調控開關。將其安裝於微晶元上,能提高計算機磁碟和光子計算機的信息存儲量,加強信息技術的集成化發展。這種新型激光器實際上是以半導體硫化鎘為原料製成的納米線,直徑僅為1/ 10000mm。研究人員將硫化鎘納米線安裝在塗有硅材料的基底上,製成一個迴路。接通電源後,研究人員觀察到,在一定電壓下,電流通過硅材料流向硫化鎘納米線,納米線的另一端隨即發出藍綠色的光。隨著電流強度增大,光的著色變得單一,波長也相當短。由於白熾燈泡和二極體發出的光波長都很長,因此研究人員斷定硫化鎘納米線發出的光是激光。在隨後的實驗中,研究人員使用不同的半導體材料,由此製成的激光器發出的激光顏色也各不相同,氮化鎵納米線發出藍色到紫外的光,磷化銦納米線發出紅外光。據報道,最早的納米激光器是由美國加州大學伯克利分校的科學家於2001 年製造出來的,當時使用的是氧化鋅納米線,可發射紫外光,經過調整後還能發射從藍色到深紫外的光。但美中不足的是,只有用另一束激光將納米線中的氧化鋅晶體激活時,氧化鋅晶體才會發射出激光。因此,新型納米激光器的技術關鍵就在於,它具備電子自動開關的性能,無需藉助外力激活。由於光纖激光技術目前廣泛應用於信息通信領域,這一新的技術成果無疑會使納米激光器的實用性大為增強。
3.國內發展狀況
為了在納米光電技術領域佔有一席之地,我國在納米電子技術研究的基礎上開展了納米光電子技術研究,相繼建立了相關的專門實驗室,例如北京市在2000 年就在首都師范大學建成納米光電子學重點實驗室。其發展和目標是:發展納米材料和納米技術理論和實驗研究。著重於其光電子學、光譜學特性的研究和學科交叉研究,突出實驗室的光電子學研究特色,為新型納米材料和納米技術的開發提供科學基礎;進而解決與納米材料和納米技術產業緊密相關的重要科學技術問題。該實驗室的主要研究方向為:納米超薄膜感測器件與分子器件的光電子學研究;納米結構與超分子結構光電子學研究;中葯納米化應用研究;富勒烯衍生物合成;富勒烯材料光電特性研究;金屬半導體米粒子電磁特性研究;光子作探針的分子吸附動力學及應用研究;原子分子團簇材料理論與計算機模擬研究等。我國納米科技的大部分研究工作主要集中在硬體條件要求不太高的基礎研究領域,涉及納米主流技術高、精、尖的研究內容不多,特別是一些具有重要應用前景的技術研究比較薄弱,在納米材料、納米結構的設計、製造和控制以及實用化方面與國際先進水平存在較大的差距。
5.結 論
在信息通信領域,光通信技術已經改變了人們的生產和生活方式,特別是信息高速公路的建設,為人們掌握信息、獲取信息、快速傳遞信息創造了有利條件。未來光通信將向光孤子通信、高速量子保密通信、紫外通信和納米光通信方向發展。目前,製作納米光電子器件有兩條技術途徑: (1) 自上而下路線的將尺寸逐漸變小的方法; (2) 自下而上路線的利用有機/ 無機分子組裝功能器件的方法。要研究和開發出實用的納米光電子器件,除了必須解決單個納米光電子器件的工作原理、納米光電子材料和納米加工技術問題外,還必須解決納米光電子器件的集成技術以及與外部的連接技術。顯然,納米光電子技術和納米光電子學是納米光電子器件研究的核心技術,而納米光通信技術的關鍵技術是納米光電器件的研製。
人類以駕馭原子能進入現代社會,以製造和利用單晶基礎半導體進入電腦與網路信息時代。進入20 世紀90 年代,全球以IT 為核心的高新技術產業得到了迅猛發展,它將由新興產業逐步成為主導產業。但是,真正實現使用以納米電腦為基礎的信息高速公路,離不開納米光通信技術,它將使人類真正進入信息時代,並將領導下一場工業革命,以推動社會的發展。
㈣ 跪求大學物理波動光學論文!!!急!!!!
下面能當波動光學說明文
wave optics
以波動理論研究光的傳播及光與物質相互作用的光學分支。17世紀,R.胡克和C.惠更斯創立了光的波動說。惠更斯曾利用波前概念正確解釋了光的反射定律、折射定律和晶體中的雙折射現象。這一時期,人們還發現了一些與光的波動性有關的光學現象,例如F.M.格里馬爾迪首先發現光遇障礙物時將偏離直線傳播,他把此現象起名為「衍射」。胡克和R.玻意耳分別觀察到現稱之為牛頓環的干涉現象。這些發現成為波動光學發展史的起點。17世紀以後的一百多年間,光的微粒說(見光的二象性)一直占統治地位,波動說則不為多數人所接受,直到進入19世紀後,光的波動理論才得到迅速發展。
1800年,T.楊提出了反對微粒說的幾條論據,首次提出干涉這一術語,並分析了水波和聲波疊加後產生的干涉現象。楊於1801年最先用雙縫演示了光的干涉現象(見楊氏實驗),第一次提出波長概念,並成功地測量了光波波長。他還用干涉原理解釋了白光照射下薄膜呈現的顏色。1809年E.L.馬呂斯發現了反射時的偏振現象(見布儒斯特定律),隨後A.-J.菲涅耳和D.F.J.阿拉戈利用楊氏實驗裝置完成了線偏振光的疊加實驗,楊和菲涅耳藉助於光為橫波的假設成功地解釋了這個實驗。1815年,菲涅耳建立了惠更斯-菲涅耳原理,他用此原理計算了各種類型的孔和直邊的衍射圖樣,令人信服地解釋了衍射現象。1818年關於阿拉戈斑(見菲涅耳衍射)的爭論更加強了菲涅耳衍射理論的地位。至此,用光的波動理論解釋光的干涉、衍射和偏振等現象時均獲得了巨大成功,從而牢固地確立了波動理論的地位。
19世紀60年代,J.C.麥克斯韋建立了統一電磁場理論,預言了電磁波的存在並給出了電磁波的波速公式。隨後H.R.赫茲用實驗方法產生了電磁波。光與電磁現象的一致性使人們確信光是電磁波的一種,光的古典波動理論與電磁理論融成了一體,產生了光的電磁理論。把電磁理論應用於晶體,對光在晶體中的傳播規律給出了嚴格而圓滿的解釋。19世紀末,H.A.洛倫茲創立了電子論,他把物質的宏觀性質歸結為構成物質的電子的集體行為,電磁波的作用使帶電粒子產生受迫振動並產生次級電磁波,根據這一模型解釋了光的吸收、色散和散射等分子光學現象。這種經典的電磁理論並非十全十美,因在關於光與物質相互作用的問題上涉及微觀粒子的行為,必須用量子理論才能得到徹底的解決。
波動光學的研究成果使人們對光的本性的認識得到了深化。在應用領域,以干涉原理為基礎的干涉計量術為人們提供了精密測量和檢驗的手段(見干涉儀),其精度提高到前所未有的程度;衍射理論指出了提高光學儀器分辨本領的途徑(見夫琅和費衍射);衍射光柵已成為分離光譜線以進行光譜分析的重要色散元件;各種偏振器件和儀器用來對岩礦晶體進行檢驗和測量,等等。所有這些構成了應用光學的主要內容。
20世紀50年代開始,特別在激光器問世後,波動光學又派生出傅里葉光學、纖維光學和非線性光學等新分支,大大地擴展了波動光學的研究和應用范圍。
㈤ Proceedings of SPIE 是什麼東東
你好,Proceedings of SPIE大致如下:
SPIE 一個學術組織~
他們有一系列的 期刊及會議~~
出版在 Proceedings of SPIE 的都是會議論文
SPIE的會議論文集一般都是EI檢索,不過你還是要自己確認一下。
SPIE第29屆年會在美國聖地亞哥召開
這是一個國際性學術會議,這次會議由21個專業技術會議組成,可分為五類。它們是:
(一)纖維光學方面五個會議 1.纖維光學:短程與長程的測量及應用第三屆會議發表論文30篇 2.纖維光學及激光感測器第三屆會議(66篇) 3.纖維光學在醫學及生物學中的應用(14篇) 4.光纖系統中的相千技術(9篇) 5.光纖藕合器,聯接器,及聯接技術(25篇》
(二)經典與數學光學方面五個會該 1.大口徑光學技術(48篇) 2.多層結構x光光學成像薄膜應用(62篇) 3.光學工程應用中的衍射現象(14篇) 4.上轉換光學第二屆會議(16篇) 5.國際斑紋會議(50篇)
(三)伯息處理,成像,照相技術方面五個會議 1.實時信息處理第八屆會議(31篇)
㈥ 急!求高手翻譯紡織方面論文!!不要在線翻譯!!
韌皮纖維,包括胡麻,薴麻、大麻和黃麻是根據纖維素的自然蔬菜纖維。
他們從維管束為食物和水傳導使用在生存植物中的植物詞根獲得。 纖維用水泥塗被修建長的厚壁的細胞一起重疊和由合成纖維的材料形成也許跑植物詞根的整個長度的連續的子線。 由浸泡或使脫膠的過程,韌皮纖維子線可以從多孔被發布,並且由胡麻和薴麻做的植物詞根服裝的木質的組織特別適用於熱的氣候; 而人們越來越接受「回歸到自然」趨向和環境保護,這些纖維可能與纖維的其他類型也混和提供織品物產巨大品種。 因此亞麻布和薴麻織品繼續贏得在國際紡織品市場上的聲望。
胡麻,是根據纖維素的自然蔬菜纖維,來自告訴屬於家庭亞麻科的Linum usitatissimum的一棵每年植物的詞根。 它在許多溫度和太陽熱帶地區增長並且是最重要的韌皮纖維,與用途的長的傳統。 胡麻纖維在詞根的內在吠聲的之內捆綁在。 因此必須拳頭貶低他們促進木質的核心的機械撤除以便允許光學纖維束纖維叢進一步細分和為紡織十分地優良成為其他韌皮纖維。 胡麻被服從對叫作浸泡的一個生物學過程,真菌和細菌通過藏匿高度具體酵素選擇性地攻擊粘合材料,去除纖維形式植物詞根。
浸泡的過程的拖曳類型為胡麻纖維主要被使用,露水浸泡是最共同的。 在收獲以後胡麻植物在領域被傳播3-7個星期,在期間浸泡的有機體在秸桿綁的溫暖,潮濕條件增長。 作為可以容易地機械化的一個自然風乾的技術,露水浸泡可能替換胡麻秸桿在水坦克幾天被浸泡的更舊的水浸泡的過程。 水浸泡可能生產美好的濕轉動的毛線的更加美好的纖維。 當烘乾時被浸泡的秸桿,光學纖維束纖維叢收縮遠離易碎的木質的痛處。 在穿過擊碎以後路輾,秸桿被服從對負擔由做遠離纖維子線的木質的物質秋天的渦輪葉片。 纖維分離的這個過程稱「珠食」。 胡麻秸桿包含根據乾燥,被浸泡的秸桿重量的纖維25-30_。
有幾個詞認不識
㈦ 光導纖維是如何發明的
光通信是一門既古老又年輕的科學技術。說它古老,是因為早在古代就有利用光傳遞信息的記錄。我國的周朝,就曾經用「烽燧」來傳遞敵人入侵的信息,距今已三千餘年。航行中利用旗語和燈光傳遞信息,也有幾百年了。1880年發明電話的貝爾就曾經進行過光通信的實驗。
可見,用光傳遞信息遠比用電傳遞信息的歷史來得悠久,當然所有這些都只是在空氣中傳遞光的信息。說它年輕,是因為光通信真正成為現實,還是近三十多年的事情,只是在激光器出現之後,電纜通信和無線電通信已顯示出許多不足,採用光學方法代替電學方法傳遞信息才成為當務之急。於是,以光導纖維(簡稱光纖)為核心的光纖通信技術就應運而生。
作為一門高新科技,光纖通信可以說是物理學、化學、電子學、材料科學等學科的綜合產物,在當代高新科技中具有特殊的地位。我國國家科學發展規劃,把光纖通信和計算機、生物工程等項目並列為技術革命的重點,就可見其重要性。
光纖通信是現代信息傳輸的重要方法之一。它的特點是:容量大,保密特性好,抗干擾性能強,中繼距離大,節省銅材等。
光纖一般是由同心圓柱形的雙層透明介質,主要是石英玻璃之類的介質組成,石英玻璃實際上就是二氧化硅(SiO2)。介質的內層叫纖芯,外層叫包層,纖芯的折射率高於包層,光纖拉成細絲,其直徑約為數微米,包層直徑為125微米。多根光纖組成光纜,結構與電纜差不多,其製造方法和環境要求也與電纜類似。
值得特別向讀者介紹的是,英籍華裔科學家高錕(Charles Kao)的開創性工作對這項重大課題的解決具有決定性的意義。
1966年,高錕和他的合作者霍克漢(G.A.Hockham)在進行一系列理論和實驗研究之後,發表了一篇著名論文,提出用光纖進行長距離通信的建議。他們預言光波導材料的衰減率有可能從當時的每千米1 000分貝(即1 000 dB/km)降低到每千米20分貝(即20 dB/km),他們證明單模光纖每秒有可能傳送10億位數字信號,並論證了單模光纖的要求和特性。這兩位科學家以敏銳的洞察力,勾畫出了尚未出現的技術藍圖。他們認為最艱難的任務是研製損耗低於20 dB/km的光纖材料。這一指標在1966年實在難以實現,但是在高錕的激勵下,僅僅過了4年,就有人宣布達到了這個指標。從此,光纖通信技術蓬勃發展,而高錕和霍克漢的這篇著名論文就成了光纖通信領域的里程碑。
高錕1933年生於上海,1957年獲倫敦大學物理學士學位,1965年獲博士學位,1957~1960年任英國標准電話和電纜公司工程師,1960~1970年轉到英國標准電信實驗室(STL)任職。就在這里,他和霍克漢在微波技術專家卡博瓦克(T.Karbowiak)的領導下,對微波波導開展研究,並在卡博瓦克引導下,轉向光波波導的研究。
應該說明,纖維光學並非他們首創。大家知道,光從光密媒質(折射率大)射向光疏媒質(折射率小)時,如果入射角大於臨界角,就會發生全反射。光導纖維就是根據這個原理。早在1910年,著名物理學家德拜(P.Debye)和他的合作者洪德羅斯(Hondros)就對介質波導做了詳盡的理論分析。到了50年代,用玻璃做成可彎曲的光束管道,可以使醫生能夠看到人體內部,這就是所謂的內窺鏡,直到現在還有廣泛應用。然而,內窺鏡採用的光纖是玻璃製品,其衰減率大於1000dB/km,只適用於長度不超過1~2米的儀器傳光傳像,根本不能用於長距離通信。即使在1960年發明了激光器之後,用激光器作光源,由於光纖的衰減率如此之大,也無法利用光纖進行長距離通信。
激光器的發明使人們對歷史悠久的光學刮目相看。完全有理由相信,以激光為主體的光通信時代即將到來,這一認識促使人們加強對光通信的研究。當時微波已經是遠距離通信,包括電視和電話的重要媒介。而微波既可經空氣傳送,也可經波導傳輸。人們很自然地想到激光也應該能夠像微波那樣,經空氣直接傳送或經空腔光學波導傳輸。人們普遍認為,只要把微波技術擴展到光傳輸,就可實現遠距離光通信。例如,美國貝爾電話公司的貝爾實驗室就在致力於這方面的研究,當時高容量電話系統是靠微波在一系列塔架之間從空氣中傳送,就像多年來一直在用的微波電視傳送一樣,貝爾實驗室的科學家用激光器做了一個模擬器,建在新澤西州的赫爾姆戴爾(Helmdel)的主實驗室和附近的克羅福德山實驗室的屋頂之間,經過多次試驗,沒有取得預期效果。他們很快發現,空氣並不像看起來那樣純凈,雨、雪或濃霧都能使信號強度大大衰減,例如:經過2.6km的路程信號竟衰減了60dB以上。顯然,從空中直接傳送光信號很難滿足高容量通信的需要。
貝爾實驗室同時還在進行另一套試驗方案。從1950年開始,微波工程師米勒(S.E.Miller)就帶領一個小組在克羅福德山研製一種空腔波導,專門用於60GHz的微波(頻率為60GHz的微波,其波長約為5毫米,所以也叫毫米波),這種微波在空氣中衰減很快,因此採用波導管進行傳輸。他們的毫米波導管內徑是5cm,傳輸的是單模,以毫米波為載體,把語言數字化,並通過毫米波導管傳輸,其能力為160Mbit/s(兆比特/秒)。米勒小組相信,把空腔波導概念推廣到光波領域,有可能形成下一代新的通信技術。許多有名望的通信工程師也都是這樣想的。
然而,問題並不像人們想像的那樣簡單。大家知道,光波波長約為1微米,比毫米波波長小千倍,如果光波波導按比例縮小,就必須把空腔波導管的直徑做成10微米以下,而這個要求是難以實現的。如果波導管的直徑過大,傳送的光波只能是多模的,這樣就很不利於光的傳播。但米勒小組並不把這當成障礙,理論上講,他們只需要在波導管中增加許多透鏡,周期性地讓激光束沿著波導管重新聚焦,就可以克服這一困難。為了消除固體透鏡表面不可避免的反射,貝爾實驗室試驗成功了氣體透鏡,用波導管中心冷空氣和管壁熱空氣折射率的不同進行聚焦,雖然仍有一些工程問題,但是基本概念已經很清楚了。於是,美國的貝爾實驗室就准備在條件成熟後推出以空腔波導為傳輸手段的光通信技術。這時已是60年代中期了。
英國的標准電信實驗室(STL)的里弗斯(A.H.Reeves)對通信技術的發展途徑有獨特的見解。他由於在1937年發明了脈碼調制而聞名於世。里弗斯在激光出現時已經是58歲的人了。他富有遠見和創造性,在梅曼發明第一台激光器之前就對光通信發生了興趣,並向正在領導STL微波波導研究的工程師卡博瓦克提出光學研究任務。上面我們提到的高錕和霍克漢就在卡博瓦克的小組中工作。開始他們也是跟美國同行那樣,把透鏡放在空腔光波導管中進行實驗,他們用柔性塑料製成固體介質波導管。這種固體介質波導管在微波系統中可以使用。如果它們的直徑按波長的比例縮小,應該也能在光波長范圍內工作。然而,用比頭發絲還要細的塑料棒傳送光波實際上會遇到許多難以解決的問題。
1963年卡博瓦克安排高錕和霍克漢研究介質光波導,當時30歲的高錕正在寫關於波導研究的博士論文,霍克漢剛大學畢業兩年,卡博瓦克認為光導纖維是有前途的,但是他擔心材料損耗,所以他鼓勵高錕和霍克漢研究他自己設計的一種新穎的平面波導,在這種平面波導中光大體上是沿著外側傳播。高錕和霍克漢測試了卡博瓦克的波導,發現它對彎曲非常敏感,而這正是毫米波導管和空腔光波導管都無法避免的問題。
1964年末,新南威爾士大學授予卡博瓦克電氣工程的教授職位,這是晉升的大好機會,於是卡博瓦克離開了英國的標准電信實驗室,把光學研究課題交給高錕。高錕和霍克漢並沒有拘泥於原有的方案,而是把注意力轉向光導纖維。他們知道,玻璃纖維細小而且宜於彎曲,比起貝爾實驗室的空腔光導管來有很多優越的地方。
高錕和霍克漢吸取了斯尼徹(E.Snitzer)的意見,認識到如果包層的折射率比纖芯正好小1%,就可以在較大的光纖中進行單模傳輸,包層不僅增加了纖維的直徑,而且改變了波導的特性,使單模有可能在直徑10倍於波長的纖芯中傳送。
高錕集中精力於難以解決的光學損耗問題,他向光學專家請教,發現雜質導致絕大部分吸收,如果使玻璃變純將大大減少損耗,剩下的就是約1dB/km的散射損耗,這個數字是繆勒(C.Maurer)在一篇文章中導出的,繆勒後來領導康寧(Corning)玻璃公司做出了首批低耗纖維。霍克漢則致力於研究光纖所需的均勻性。大多數波導系統對直徑的微小變化極為敏感,而這變化在真正製造過程中幾乎不可避免,但是霍克漢證明機械公差10%足以給出大約1GHz的帶寬。
1965年11月他們向在倫敦的電氣工程師協會(IEE)遞交了共同署名的論文,略加修改後,發表在1966年7月的IEE會刊上。論文題名為《用於光頻的介質纖維表面波導》。他們在結論中明確地提出了用光導纖維的方案。在高錕兩人的論文激勵下,美國康寧公司在1970年率先研製出了衰減率低於20dB/km的石英光導纖維,恰好這一年適合於光纖通信之用的光源——雙異質結半導體激光器問世。這兩項技術的突破立即掀起了研製和使用光纖通信的高潮。此後,光纖的衰減率不斷降低,1974年為2dB/km,1979年最低達到了0.2dB/km,而半導體激光器的壽命則大大增加,剛開始只有幾小時,1975年為10萬小時,1979年則達100萬小時。1977年貝爾實驗室首先完成了光纖通信的現場試驗,全面制備了光纖通信的配套器件,完善了生產工藝,從此光纖通信進入了實用階段。
80年代初,世界各地開通的光纖通信線路已達上千條,除用作電話通信外,也用於數據傳輸、閉路電視、工業控制、監測以及軍事目的。1988年第一條跨越大西洋海底,連接美國東海岸同歐洲大陸的光纖開通。1989年4月,從美國西海岸經夏威夷及關島,聯結日本及菲律賓的跨太平洋海底光纜開通了服務,後來又有第二條跨大西洋海底光纜投入使用。在陸地上的推廣應用更是日新月異。許多國家相繼宣布,干線大容量通信線路以後不再新建同軸電纜,完全鋪設光纜。我國干線系統中比較著名的有南沿海工程,滬寧漢干線,蕪湖至九江,京漢廣干線等。短距離系統更是不計其數。在武漢、上海、西安、北京、天津等地建立了幾家規模較大,水平較高的光纖、光纜製造廠,另外還有一批與之配套的光電子器件工廠及研究所,為光纖通信在我國廣泛推廣應用打下了基礎。
時至今日,無線電外差通信正向光外差通信發展,通信設備技術正由微電子集成向光電子集成發展,單頻、單波長、單通道正向多波長、多通道、微波負載、波密集光通信發展,電纜通信正在被光纜通信取代。
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