首页科技快讯光纤有何神奇之处，让奥巴马惊叹全世界都欠“光纤之父”一个大人情

光纤有何神奇之处，让奥巴马惊叹全世界都欠“光纤之父”一个大人情

来源：晰数塔互联网快讯时间：2020年06月19日 14:11

编者按：本文来自微信公众号“造就”（ID:xingshu100），作者：邢美术，36氪经授权发布。

大家好，我是中国电科二十三所光纤激光研发中心的邢美术。

高锟先生与光纤

开始演讲前，我想先为大家介绍一个人——高锟博士，2009年诺贝尔物理学奖的获得者。半个世纪之前，他发明了光纤通信，极大地改变了全人类的通讯方式。

“光纤之父”高锟先生

光纤是光导纤维的简称，是一种由玻璃或者塑料制成的纤维，标准直径只有250微米，和头发丝差不多，利用光的全反射原理传输信息。

一般来说，光纤由三部分组成：纤芯、包层和涂覆层。纤芯由高度透明材料制成，用来传输光信号；包层的折射率略低于纤芯，与纤芯构成全反射，可以束缚光信号；涂覆层用来增强光纤的柔韧性，起到保护光纤的作用。

光纤由三部分组成

光纤分为通信光纤和非通信光纤两种。通信光纤又可分为单模光纤和多模光纤；非通信光纤根据应用领域的不同，分为传感光纤、激光光纤、信号处理光纤……

奥巴马曾说过，高锟先生的光纤研究极大地改变了世界，促进了世界经济的发展，全世界都欠高坤先生一个大人情。

更令人敬佩的是，被称为“光纤之父”的高坤先生并没有为他的发明申请专利，因为他希望有一天全人类都能够利用光纤上网。如今他的愿望已经实现了：光纤已经走进了千家万户，走进了我们老百姓的日常生活。

制棒→拉丝→光纤

光纤是使用四氯化硅、四氯化锗等原材料制成的。对于一般的石英光纤来说，标准的制作工序有两个：制棒和拉丝。这两个工序直接决定了光纤的机械强度、寿命等各个参数。

光纤的制作：制棒→拉丝→光纤

制棒就是把四氯化硅等原材料制成和芯棒具有相同折射率的预制棒。目前通用的制棒方法有四种，都是基于气象沉积法，根据烧制方式不同又分为管内法和管外法，各有优缺点，我们一般采用组合工艺。

制造光纤预制棒的四种方法

制棒过程中，四氯化硅和四氯化锗发生氧化反应，生成二氧化硅和二氧化锗，同时排出有毒的氯气。

拉丝的工序也很简单，有点像河南拉面。拉面是把一个面棒棒拉成细细的拉面，光纤则是把烧成的预制棒加热熔融拉锥以后拉成细细的光纤。拉丝时，我们要用树脂材料把光纤快速包裹起来，形成保护。

光纤拉丝

小玻璃棒大用处

从本质上来说，光纤就是一根细细的玻璃棒。下面结合两个具体产品，我来为大家详细介绍一下光纤的应用。

第一个产品是碳密封涂覆光纤，圈内一般叫它黑光纤，因为标准的光纤是没有颜色的，这个却是黑乎乎的。

碳密封涂覆光纤

黑光纤其实就是在光纤包层外又加了一层碳密封涂覆，填充包层里一些固有的结构缺陷，这样在恶劣环境中使用时，会降低环境因素对光纤的损伤。这种光纤可用于海洋探测、石油探测或是有高可靠性、高寿命使用要求的特殊环境。

第二个产品是一个双包层掺镱光纤。

双包层掺镱光纤

这种光纤一般用于高功率光纤激光器、放大器，用来提供增益介质，也就是提供储能。根据掺杂的稀土粒子的不同，可分为掺镱、掺铒、掺铥、掺镨等各种掺杂光纤，能够满足工业加工和军事需求。光纤本身比较脆弱，我们使用时要把它承载，也就是在光纤的外面加一层加强件，或者叫填充层，然后在外面挤一层护套，最终形成了我们实际使用的光缆。