光纤通信五十年,致敬高锟教授

供稿:德夫尔工业电子(杭州)有限公司

高琨教授曾讲过:“在未来的1000年,我不认为有什么东西能够替代光纤。我想不出一个更好的替代品。”


当然他也加了一句:“但是你们也不要相信我说的,就像我不相信那些前辈所说的。”

据香港新闻9月23日报道,诺贝尔物理学奖得主、香港中文大学前校长高锟逝世,享年84岁。高锟一生最大成就,莫过于发明光纤通讯,因此,他有“光纤之父”之称,享誉全球。


曾被批评痴人说梦


1966年,高锟教授发表了一篇题为《光频率介质纤维表面波导》的论文,开创性地提出了光导纤维在通信上应用的基本原理,描述了长程及高信息量光通信所需绝缘性纤维的结构和材料特性。简单地说,只要解决好玻璃纯度和成分等问题,就能够利用玻璃制作光学纤维,从而高效传输信息。



这一设想提出之后,有人称之为匪夷所思,并给出了负面性的一些评价。但在争论中,高锟教授的设想逐步变成现实:利用石英玻璃制成的光纤应用越来越广泛,全世界掀起了一场光纤通信的革命。在他的努力推动下,1971年,世界上第一条1公里长的光纤问世,第一个光纤通讯系统也在1981年启用。


光纤

高琨教授神奇地预言了超低耗光纤可用于传输通信的信号,这是世界上第一个考虑到使用石英这种材质来传递信息的人。这印证了爱因斯坦那句名言:“想象力比知识更重要。”


那么光纤这种材质具有什么优点呢?频带宽、损耗低、抗干扰能力强、保真度高、性能可靠等一系列特点。

光纤是光导纤维的简写,是一种由玻璃(SiO₂)或塑料制成的纤维,其可作为光传导工具。光纤是绝缘体,很难导电,几乎不受电磁场的作用,因此光线在光纤中传输的光信号也几乎不受电磁场的影响,因此光纤传感器抗干扰能力强;

因为光纤在本质上不是易燃物(我国国家标准GB8624-2012 认为玻璃属于不燃材料),光信号在光纤的传播速度不易受温度影响;

光纤还具有高灵敏度和低损耗的特点,光在光纤中传播的速度很快,大概是是2千万多米/s(《自然》杂志认为光在普通光纤中的速度为真空中的60%多)。



光纤传感器

光导纤维可以把阳光送到各个角落,还可以进行机械加工。计算机、机器人、汽车配电盘等也已成功地用光导纤维传输光源或图像。如与敏感元件组合或利用本身的特性,则可以做成各种传感器,测量压力、流量、温度、位移、光泽、颜色等有广泛的应用。

光纤传感器因其灵敏精确、适应性强、小巧、智能化的特点而备受瞩目。


光纤传感器结构


应用场景


煤矿应用

我国煤矿在中国能源格局中占主导地位,大约为94%,我国的煤矿事故是世界上其他主要采煤国家煤矿死亡总人数的4倍以上。煤矿地下作业,水、火、瓦斯、煤尘、顶板等灾害俱全,基于光纤传感技术的瓦斯安全综合监控系统可以在10公里内对瓦斯、矿压、水压、温度、声发射、地震波等进行监测。




测量微小位移量

光纤传感器可用于测量高速旋转构件产生的微小位移量,并且实现了非接触式、高速、高精度的位移测量方式。在了解光纤传感器测量原理的基础上,得出光强与测距之间关系式。将光强转为电压信号,人们根据电压商值与测距之间的关系,得出需要测量的位移量。



检测液体密度

光纤传感器可根据溶液浓度和折射率的关系,通过测定溶液的折射率来推断溶液的浓度,该项方法可广泛应用于自动化流水线上检测饮料、红酒等溶液的浓度。




预测海啸地震

近年来,随着世界各地海洋地震海啸灾害的频发,对这些灾害的预警需求也显得尤为迫切。光纤传感技术推向民用领域,可在城市航道管理、海洋地震海啸预警等领域实现了实时监测。

海底观测网络主要由3个部分组成:基站监控中 心,水下接驳盒和海底观测传感器,其中包含了大量能实现各种不同功能的传感器传感器数据收集的成功与否,这决定了海底观测网是否能成功有效地运转。


发布时间:2018年9月26日 11:36 人气: 审核编辑:刘婷

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