如何工作:光纤玻璃科学玻璃时代康宁

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工作原理:光纤

工作原理:光纤

康宁标志性的创新继续利用光,塑造我们今天的沟通方式

在当今高度互联的世界里,当我们快速打电话、浏览网页或下载视频时,这一切都是由于光束不断地穿过头发般细的光纤束而成为可能。

这项创新成为康宁公司最伟大的成功故事之一。1970年,科学家们开发出了一种通过光纤传输光线而不会损失很多光线的方法。

从那时起的50年里,光纤的许多特性都有了很大的改进,但数据传输的基本原理却没有改变。

那么,纤维到底是如何起作用的呢?让我们一起来看看。

当你的电脑这样的设备有信息要发送时,这些数据以电能的形式开始。计算机中的激光将信号转换成光子——电磁能量的微小粒子,也就是光——并将它们连续快速地发送到头发般细的纤维核心。

光子以波的形式通过光纤的内核。因为这个核心区域比光纤的外层有更高的折射率(即光传播得更慢),所以光信号集中在核心区域内,从而防止辐射出光纤。此外,光纤芯是由非常高纯度的材料(通常是二氧化硅和锗)制成的,以确保光能不会被杂质吸收或散射。辐射、吸收和散射都是能量损失的形式,也称为衰减。通过尽可能地降低这种损失,光纤允许光和它所携带的信息从原始光源传播很远的距离。

但是,如果光纤的核心是唯一的组成部分,光能最终会泄漏出来,在一个被称为衰减的过程中减弱信号。所以光纤还包括一个外层,或包层,由不同的玻璃组成。包层材料具有较低的折射率,旨在将光线反射回核心而不让光线逸出。

当光子到达目的地时,一个装有光电电池的光接收器将数字光信号解码,并将其转换为电能,在其他用户的电脑、电视或其他设备上显示数据。

并不是所有的纤维都一样

不同类型的通信信号需要不同种类的光纤来进行有效的传输。这就是为什么康宁同时提供单模和多模光纤。

  • 单模光纤是世界上最常见的电信网络,其设计目的是在一条路径上远距离传输光能。它的核心非常小,直径只有8微米。它最常用于长途网络。因为它只容纳一条光路,信号重叠和失真的概率更小。
  • 另一方面,多模光纤有一个更大的芯,直径可达62.5微米。它是为光信号必须同时在许多不同的路径上传输而设计的,通常传输距离不超过一英里。例如,数据中心和一些联网家庭网络更喜欢多模光纤,因为它能以一种节省成本和空间的方式处理大量数据。

光纤是我们的标志性创新之一,未来几代光纤的功能将继续激励我们。”

纤维是如何进化的?

即使无线通信和云计算已经扩展了通信世界,大多数语音、视频和数据信号仍然通过光纤网络传输。

康宁在玻璃科学方面的创新正在产生新一代高速、高容量光纤,以满足当今网络应用的需求。光纤的物理强度一直都很高。在张力下,它比高强度钢和钛都强。现在,纤维在复杂实现中工作的能力也同样强大。新的设计允许光纤在狭窄的角落弯曲或钉在墙上而不影响光信号。

能力也是值得注意的。单股可以支持多达1000万同时高清视频流。在家庭中,新的光纤创新使计算机、操作系统、游戏机、平板电脑等之间的高速光纤连接成为可能。

康宁光纤电缆市场和技术开发总监梅里恩·爱德华兹博士表示:“我们的科学家对玻璃的基本认识使产品和工艺不断创新。“这些创新不断降低衰减,从而提高了容量和速度。”

光纤是我们的标志性创新之一,未来几代光纤的功能将继续激励我们。”

玻璃科学

它是如何工作的

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