光纖怎麼傳輸信號？

小夢127501685

這是一個看似高深，其實很簡單的問題。

我們先來說說什麼是光纖，光纖就是光導纖維，這是一位透明的玻璃纖維絲，光纖傳播信號使用的原理是光通訊技術，通過特殊光的形式把信號從一端傳向另一端。著名的華裔科學家高錕就是因為提出可以用光導纖維來進行信息通訊而獲得了2009年諾貝爾物理學獎。

那麼光纖是怎麼傳輸信號的呢？科學家會把發光二極管或者是激光二極管產生的光打到光纖內部，在打光之前，會通過一個特製的光放大器，會讓光的信號放大。我們知道二極管是一種半導體，它們的導電性可以受到人為的控制，所以我們可以通過對於發光二極管和激光二極管的控制，產生不一樣的光信號，讓不一樣的光模擬信號和光數字信號從光纖的一頭傳到另一頭，實現信息的傳送。當然在光接受端還有光接收器，將其轉換為可以識別的通訊信號。

順便說一句，半導體二極管的發明真是我們人類的福音，因為它的存在讓我們的世界變得豐富多彩，我們可以人為控制電流的多寡和電信號的強弱，各種電子方面的突破都有它的身影。

相比較過去的銅質線路，光纖的傳播速度快，信息容量大，對電磁的抗干擾能力強，安全係數高。

科壇春秋精選

光纖的光傳輸原理很簡單，就是光的全反射。

1870年，英國物理學家John Tyndall展示了光全反射的原理，他在裝滿水的桶上鑽個孔讓水流出，並用燈從桶上照亮，奇蹟的是，光線從水裡照亮下來沿著水流發生了彎曲。不僅如此，人們還發現，光能沿著從酒桶中噴出的細酒流傳輸，還能順著彎曲的玻璃棒前進。這改變了人們最初對光直線傳播的印象。經過深入的研究發現，這是由於水等介質密度由於比周圍的物質（如空氣）大，當光從水中射向空氣時，當入射角大於臨界角（48°）時，光就會發生全反射而全部反射到水流中，形成了光在水流中彎曲的現象。

之後，這一特性廣泛應用於圖像傳播，在醫學上有胃鏡，軍事上出現可彎曲潛望鏡，甚至應用於電視中。但由於技術的限制，光在傳播中損失嚴重。直到1950年，H.H. Hopkins 和 N.S. Kapany研究出帶有包層的光纖，這使得圖像的傳導表現大大提升。N.S. Kapany提出的光纖結構基本上沿用至今。正是因為這一突破性的成就，N.S. Kapany被人們稱為是“光纖之父”。

光纖的核心部分是兩層結構，最中心部分是纖芯，是一根極細的且折光率稍高的玻璃，在纖芯周圍的是折光率略低的玻璃包層，光在這一結構內發生全內反射，從而實現了光線的傳輸。

提到光纖就不得不說光纖的最重要的應用，光纖通信。光纖在出現的初期主要用於傳輸圖像，直到我國科學家創造性地將光纖用於傳輸信息。

光纖通信被稱為中國的第五大發明，光纖的出現使人類通信方式發生了根本性變化，它的發明人，被譽為光纖通信之父的前香港大學校長高錕先生還因此獲得了2009年的諾貝爾物理學獎。

1996年，高錕和George A. Hockham發表了一篇研究論文《用於光頻的介質纖維表面波導》，創造性地提出了用石英玻璃製作光學纖維，用來傳輸通訊信息，從而替代了傳統的電纜，光通信已成為現代通信的重要支柱之一。

留白說

大學愛蒐羅

樓主您好。

為了理解光纖的傳播原理，我們先來回顧一下初中物理學的光全反射現象。如圖所示當光在通過兩種不同的介質時，就會出現折射現象。圖中光源發射出無數條光線，我們選取有代表性的3條作為理解。

最左邊一條光線與法線夾角θ較小，由於水的密度比空氣大，所以光線往偏離法線的方向折射。

中間一條光線折射方式相同，但是由於θ變大，所以折射後的光線與液麵平行。

最右一條光線由於θ角度過大，導致折射後的光線依舊位於液麵以下，這就是光的全反射現象。

迴歸本題，光纖傳輸信號的方式與光在液體中的全反射現象類似。只不過此處的介質分別由水變成了玻璃纖維。

一根光纖想要傳輸一段信息需要光源，傳輸介質，接收器三個基本的部分。

由於光纖傳輸的優點十分明顯，容量很大，速度很快，安全性高，而且光信號不會受到溫度，溼度等影響所以被廣泛運用到了各行各業。

望採納。