直升機飛行效能

[拼音]：guangdao xianwei

[英文]：optical fibre

簡稱光纖，一種由玻璃製成、能傳輸光線、結構特殊的玻璃纖維。也有少數是由合成樹脂製成的高分子光導纖維，如聚甲基丙烯酸甲酯和聚苯乙烯等。不論纖維如何撓曲，當光線從它的一端射入，大部分光線可以經纖維傳送至另一端。1926年和1927年由英國人G.L.貝爾德和美國人C.W.漢塞爾分別申請有關可撓透明石英纖維束的專利。60年代，美國發現其軍用價值，從而奠定工業生產的基礎，英國、聯邦德國、蘇聯、日本等相繼開展研製，中國自70年代後也開始研製。1966年，美國杜邦公司等開始銷售高分子光導纖維，之後，日本三菱人造絲公司和旭化成工業公司等相繼生產。1983年一年中已敷設光纜的光導纖維總長達270Mm。

結構原理

光導纖維是由兩層折射率不同的玻璃組成。內層為光內芯，直徑在幾微米至幾十微米，外層的直徑0.1～0.2mm。一般內芯玻璃的折射率比外層玻璃大1％。根據光的折射和全反射原理，當光線射到內芯和外層介面的角度大於產生全反射的臨界角時，光線透不過介面，全部反射。這時光線在介面經過無數次的全反射，以鋸齒狀路線在內芯向前傳播，最後傳至纖維的另一端。這種光導纖維屬皮芯型結構。若內芯玻璃折射率是均勻的，在介面突然變化降低至外層玻璃的折射率，稱為階躍型結構。如內芯玻璃斷面折射率從中心向外變化到低折射率的外層玻璃，稱為梯度型結構。外層玻璃具有光絕緣性和防止內芯玻璃受汙染。另一類光導纖維稱自聚焦型結構，它好似由許多微雙凸透鏡組合而成，迫使入射光線逐漸自動地向中心方向會聚，這類纖維中心的折射率最高，向四周連續均勻地減少，至邊緣為最低。

生產方法

（1）管棒法：將內芯玻璃棒插入外層玻璃管中（儘量緊密），熔融拉絲；

（2）雙坩堝法：在兩個同心鉑坩堝內，將內芯和外層玻璃料分別放入內、外坩堝中；

（3）分子填充法：將微孔石英玻璃棒浸入高折射率的新增劑溶液中，得所需折射率分佈的斷面結構，再進行拉絲操作，它的工藝比較複雜。在光導纖維通訊中還可用內外氣相沉積法等，以保證能製造出光損耗率低的光導纖維。光導纖維應用時還要做成光纜，它是由數根光導纖維合併先組成光導纖維芯線，外面被覆塑料皮，再把光導纖維芯線組合成光纜，其中光導纖維的數目可以從幾十到幾百根，最大的達到4000根（見彩圖）。

分類和特徵

按材質分，有無機光導纖維和高分子光導纖維，目前在工業上大量應用的是前者。無機光導纖維材料又分為單組分和多組分兩類。單組分即石英，主要原料為四氯化矽、三氯氧磷和三溴化硼等。其純度要求銅、鐵、鈷、鎳、錳、鉻、釩等過渡金屬離子雜質含量低於10ppb。除此之外，OH-離子要求低於10ppb。石英纖維已被廣泛使用。多組分的原料較多，主要有二氧化矽、三氧化二硼、硝酸鈉、氧化鉈等。這種材料尚未普及。高分子光導纖維是以透明聚合物製得的光導纖維，由纖維芯材和包皮鞘材組成。芯材為高純度高透光性的聚甲基丙烯酸甲酯或聚苯乙烯抽絲製得的纖維，外層為含氟聚合物或有機矽聚合物等。

光導通訊的研究和實用化，與光導纖維的低損耗密切相關。光能的損耗可否大大降低，關鍵在於材料純度的提高。玻璃材料中的雜質產生的光吸收，造成了最大的光損耗，其中過渡金屬離子特別有害。目前，由於玻璃材料的高純度化，這些雜質對光導纖維的損耗影響已很小。

石英玻璃光導纖維的優點是損耗低，當光波長為1.0～1.7μm（約14μm附近），損耗只有1dB/km，在1.55μm處最低，只有0.2dB/km。高分子光導纖維的光損耗較高，1982年，日本電信電報公司利用氘化甲基丙烯酸甲酯聚合抽絲作芯材，光損耗率降低到20dB/km。但高分子光導纖維的特點是能制大尺寸，大數值孔徑的光導纖維，光源耦合效率高，撓曲性好，微彎曲不影響導光能力，配列、粘接容易，便於使用，成本低廉。但光損耗大，只能短距離應用。光損耗在10～100dB/km的光導纖維，可傳輸幾百米。