導航:首頁 > 創造發明 > 光釺是哪國發明的

光釺是哪國發明的

發布時間:2020-12-19 06:52:01

『壹』 光纖是哪個國家發明

光纖是光導纖維的簡寫,是一種由玻璃或塑料製成的纖維,可作為光傳導工具。

傳輸原理是「光的全反射」。

前香港中文大學校長高錕和George A. Hockham首先提出光纖可以用於通訊傳輸的設想,高錕因此獲得2009年諾貝爾物理學獎。

『貳』 光導纖維是如何發明的

光通信是一門既古老又年輕的科學技術。說它古老,是因為早在古代就有利用光傳遞信息的記錄。我國的周朝,就曾經用「烽燧」來傳遞敵人入侵的信息,距今已三千餘年。航行中利用旗語和燈光傳遞信息,也有幾百年了。1880年發明電話的貝爾就曾經進行過光通信的實驗。

可見,用光傳遞信息遠比用電傳遞信息的歷史來得悠久,當然所有這些都只是在空氣中傳遞光的信息。說它年輕,是因為光通信真正成為現實,還是近三十多年的事情,只是在激光器出現之後,電纜通信和無線電通信已顯示出許多不足,採用光學方法代替電學方法傳遞信息才成為當務之急。於是,以光導纖維(簡稱光纖)為核心的光纖通信技術就應運而生。

作為一門高新科技,光纖通信可以說是物理學、化學、電子學、材料科學等學科的綜合產物,在當代高新科技中具有特殊的地位。我國國家科學發展規劃,把光纖通信和計算機、生物工程等項目並列為技術革命的重點,就可見其重要性。

光纖通信是現代信息傳輸的重要方法之一。它的特點是:容量大,保密特性好,抗干擾性能強,中繼距離大,節省銅材等。

光纖一般是由同心圓柱形的雙層透明介質,主要是石英玻璃之類的介質組成,石英玻璃實際上就是二氧化硅(SiO2)。介質的內層叫纖芯,外層叫包層,纖芯的折射率高於包層,光纖拉成細絲,其直徑約為數微米,包層直徑為125微米。多根光纖組成光纜,結構與電纜差不多,其製造方法和環境要求也與電纜類似。

值得特別向讀者介紹的是,英籍華裔科學家高錕(Charles Kao)的開創性工作對這項重大課題的解決具有決定性的意義。

1966年,高錕和他的合作者霍克漢(G.A.Hockham)在進行一系列理論和實驗研究之後,發表了一篇著名論文,提出用光纖進行長距離通信的建議。他們預言光波導材料的衰減率有可能從當時的每千米1 000分貝(即1 000 dB/km)降低到每千米20分貝(即20 dB/km),他們證明單模光纖每秒有可能傳送10億位數字信號,並論證了單模光纖的要求和特性。這兩位科學家以敏銳的洞察力,勾畫出了尚未出現的技術藍圖。他們認為最艱難的任務是研製損耗低於20 dB/km的光纖材料。這一指標在1966年實在難以實現,但是在高錕的激勵下,僅僅過了4年,就有人宣布達到了這個指標。從此,光纖通信技術蓬勃發展,而高錕和霍克漢的這篇著名論文就成了光纖通信領域的里程碑。

高錕1933年生於上海,1957年獲倫敦大學物理學士學位,1965年獲博士學位,1957~1960年任英國標准電話和電纜公司工程師,1960~1970年轉到英國標准電信實驗室(STL)任職。就在這里,他和霍克漢在微波技術專家卡博瓦克(T.Karbowiak)的領導下,對微波波導開展研究,並在卡博瓦克引導下,轉向光波波導的研究。

應該說明,纖維光學並非他們首創。大家知道,光從光密媒質(折射率大)射向光疏媒質(折射率小)時,如果入射角大於臨界角,就會發生全反射。光導纖維就是根據這個原理。早在1910年,著名物理學家德拜(P.Debye)和他的合作者洪德羅斯(Hondros)就對介質波導做了詳盡的理論分析。到了50年代,用玻璃做成可彎曲的光束管道,可以使醫生能夠看到人體內部,這就是所謂的內窺鏡,直到現在還有廣泛應用。然而,內窺鏡採用的光纖是玻璃製品,其衰減率大於1000dB/km,只適用於長度不超過1~2米的儀器傳光傳像,根本不能用於長距離通信。即使在1960年發明了激光器之後,用激光器作光源,由於光纖的衰減率如此之大,也無法利用光纖進行長距離通信。

激光器的發明使人們對歷史悠久的光學刮目相看。完全有理由相信,以激光為主體的光通信時代即將到來,這一認識促使人們加強對光通信的研究。當時微波已經是遠距離通信,包括電視和電話的重要媒介。而微波既可經空氣傳送,也可經波導傳輸。人們很自然地想到激光也應該能夠像微波那樣,經空氣直接傳送或經空腔光學波導傳輸。人們普遍認為,只要把微波技術擴展到光傳輸,就可實現遠距離光通信。例如,美國貝爾電話公司的貝爾實驗室就在致力於這方面的研究,當時高容量電話系統是靠微波在一系列塔架之間從空氣中傳送,就像多年來一直在用的微波電視傳送一樣,貝爾實驗室的科學家用激光器做了一個模擬器,建在新澤西州的赫爾姆戴爾(Helmdel)的主實驗室和附近的克羅福德山實驗室的屋頂之間,經過多次試驗,沒有取得預期效果。他們很快發現,空氣並不像看起來那樣純凈,雨、雪或濃霧都能使信號強度大大衰減,例如:經過2.6km的路程信號竟衰減了60dB以上。顯然,從空中直接傳送光信號很難滿足高容量通信的需要。

貝爾實驗室同時還在進行另一套試驗方案。從1950年開始,微波工程師米勒(S.E.Miller)就帶領一個小組在克羅福德山研製一種空腔波導,專門用於60GHz的微波(頻率為60GHz的微波,其波長約為5毫米,所以也叫毫米波),這種微波在空氣中衰減很快,因此採用波導管進行傳輸。他們的毫米波導管內徑是5cm,傳輸的是單模,以毫米波為載體,把語言數字化,並通過毫米波導管傳輸,其能力為160Mbit/s(兆比特/秒)。米勒小組相信,把空腔波導概念推廣到光波領域,有可能形成下一代新的通信技術。許多有名望的通信工程師也都是這樣想的。

然而,問題並不像人們想像的那樣簡單。大家知道,光波波長約為1微米,比毫米波波長小千倍,如果光波波導按比例縮小,就必須把空腔波導管的直徑做成10微米以下,而這個要求是難以實現的。如果波導管的直徑過大,傳送的光波只能是多模的,這樣就很不利於光的傳播。但米勒小組並不把這當成障礙,理論上講,他們只需要在波導管中增加許多透鏡,周期性地讓激光束沿著波導管重新聚焦,就可以克服這一困難。為了消除固體透鏡表面不可避免的反射,貝爾實驗室試驗成功了氣體透鏡,用波導管中心冷空氣和管壁熱空氣折射率的不同進行聚焦,雖然仍有一些工程問題,但是基本概念已經很清楚了。於是,美國的貝爾實驗室就准備在條件成熟後推出以空腔波導為傳輸手段的光通信技術。這時已是60年代中期了。

英國的標准電信實驗室(STL)的里弗斯(A.H.Reeves)對通信技術的發展途徑有獨特的見解。他由於在1937年發明了脈碼調制而聞名於世。里弗斯在激光出現時已經是58歲的人了。他富有遠見和創造性,在梅曼發明第一台激光器之前就對光通信發生了興趣,並向正在領導STL微波波導研究的工程師卡博瓦克提出光學研究任務。上面我們提到的高錕和霍克漢就在卡博瓦克的小組中工作。開始他們也是跟美國同行那樣,把透鏡放在空腔光波導管中進行實驗,他們用柔性塑料製成固體介質波導管。這種固體介質波導管在微波系統中可以使用。如果它們的直徑按波長的比例縮小,應該也能在光波長范圍內工作。然而,用比頭發絲還要細的塑料棒傳送光波實際上會遇到許多難以解決的問題。

1963年卡博瓦克安排高錕和霍克漢研究介質光波導,當時30歲的高錕正在寫關於波導研究的博士論文,霍克漢剛大學畢業兩年,卡博瓦克認為光導纖維是有前途的,但是他擔心材料損耗,所以他鼓勵高錕和霍克漢研究他自己設計的一種新穎的平面波導,在這種平面波導中光大體上是沿著外側傳播。高錕和霍克漢測試了卡博瓦克的波導,發現它對彎曲非常敏感,而這正是毫米波導管和空腔光波導管都無法避免的問題。

1964年末,新南威爾士大學授予卡博瓦克電氣工程的教授職位,這是晉升的大好機會,於是卡博瓦克離開了英國的標准電信實驗室,把光學研究課題交給高錕。高錕和霍克漢並沒有拘泥於原有的方案,而是把注意力轉向光導纖維。他們知道,玻璃纖維細小而且宜於彎曲,比起貝爾實驗室的空腔光導管來有很多優越的地方。

高錕和霍克漢吸取了斯尼徹(E.Snitzer)的意見,認識到如果包層的折射率比纖芯正好小1%,就可以在較大的光纖中進行單模傳輸,包層不僅增加了纖維的直徑,而且改變了波導的特性,使單模有可能在直徑10倍於波長的纖芯中傳送。

高錕集中精力於難以解決的光學損耗問題,他向光學專家請教,發現雜質導致絕大部分吸收,如果使玻璃變純將大大減少損耗,剩下的就是約1dB/km的散射損耗,這個數字是繆勒(C.Maurer)在一篇文章中導出的,繆勒後來領導康寧(Corning)玻璃公司做出了首批低耗纖維。霍克漢則致力於研究光纖所需的均勻性。大多數波導系統對直徑的微小變化極為敏感,而這變化在真正製造過程中幾乎不可避免,但是霍克漢證明機械公差10%足以給出大約1GHz的帶寬。

1965年11月他們向在倫敦的電氣工程師協會(IEE)遞交了共同署名的論文,略加修改後,發表在1966年7月的IEE會刊上。論文題名為《用於光頻的介質纖維表面波導》。他們在結論中明確地提出了用光導纖維的方案。在高錕兩人的論文激勵下,美國康寧公司在1970年率先研製出了衰減率低於20dB/km的石英光導纖維,恰好這一年適合於光纖通信之用的光源——雙異質結半導體激光器問世。這兩項技術的突破立即掀起了研製和使用光纖通信的高潮。此後,光纖的衰減率不斷降低,1974年為2dB/km,1979年最低達到了0.2dB/km,而半導體激光器的壽命則大大增加,剛開始只有幾小時,1975年為10萬小時,1979年則達100萬小時。1977年貝爾實驗室首先完成了光纖通信的現場試驗,全面制備了光纖通信的配套器件,完善了生產工藝,從此光纖通信進入了實用階段。

80年代初,世界各地開通的光纖通信線路已達上千條,除用作電話通信外,也用於數據傳輸、閉路電視、工業控制、監測以及軍事目的。1988年第一條跨越大西洋海底,連接美國東海岸同歐洲大陸的光纖開通。1989年4月,從美國西海岸經夏威夷及關島,聯結日本及菲律賓的跨太平洋海底光纜開通了服務,後來又有第二條跨大西洋海底光纜投入使用。在陸地上的推廣應用更是日新月異。許多國家相繼宣布,干線大容量通信線路以後不再新建同軸電纜,完全鋪設光纜。我國干線系統中比較著名的有南沿海工程,滬寧漢干線,蕪湖至九江,京漢廣干線等。短距離系統更是不計其數。在武漢、上海、西安、北京、天津等地建立了幾家規模較大,水平較高的光纖、光纜製造廠,另外還有一批與之配套的光電子器件工廠及研究所,為光纖通信在我國廣泛推廣應用打下了基礎。

時至今日,無線電外差通信正向光外差通信發展,通信設備技術正由微電子集成向光電子集成發展,單頻、單波長、單通道正向多波長、多通道、微波負載、波密集光通信發展,電纜通信正在被光纜通信取代。

『叄』 第一個發明光纖的人叫什麼哪國人

光纖電纜是本世紀最重要的發明之一。光纖電纜以玻璃作介質代替銅,使一根頭內發般細小的光纖,其傳輸的容信息量相等於一條飯桌般粗大的銅「線」。它徹底改變了人類通訊的模式,為目前的信息高速公路奠定了基礎,使「用一條電話線傳送一套電影」的幻想成為現實。發明光纖電纜的,就是被譽為「光纖之父」的華人科學家高錕。 高錕1933年生於上海

『肆』 光纖通信是什麼時候發明的

光纖通信是利用石英玻璃拉製成的導光纖維作為傳輸媒介的通信方式。這里利用了光的全反射原理,將激光束限制在光纖芯中傳播,這樣就可以避開大氣的干擾,減少能量損失,從而使信息傳輸的距離更遠。光纖通信中有兩個關鍵性問題:其一,要有高質量的光纖為基礎;其二,要有功率大、效率高、單色性好、壽命長的激光器作保證。現在對這兩方面的問題,人們正在研究和改進之中。

光纖通信和有線電纜通信的過程相似,不過載波是激光(電磁波)而不是電流。它的工作原理大致是:把所傳輸的信息(如聲音)變成電信號,通過改變激光器電流的方法,對激光器發出的細小光束進行調制,受調制的激光束通過光纖維的長距離傳送,經過若干個中繼站到達收信端,再通過收信端光電子管的檢測,就把從光纖維中傳輸過來的光信號還原成電信號,受話器又把電信號轉變為原來的信息(如聲音等)。

光纖是一種細如發絲的玻璃線,能「攜帶」光線。由於激光的頻率很高(波長只有幾微米),一根光纖雖然只有頭發絲那麼細,但它傳輸的信息量卻很大。據初步估算,一根光纖可以同時傳送150萬路電話或2萬個電視節目。如果把幾十根或幾百根光纖維製成一條光纜,其外形直徑也不過1~2厘米,而通信容量卻大得驚人。光纖維也叫「光電線」,簡稱光纖,它是1966年由美國阿穆爾研究所的湯斯發明的。

1977年是光纖通信取得重要進展的一年,美國康寧公司製造出了第一根低損耗光導纖維,它的光能損耗小,使遠距離的光通信有了實現的可能。此外,一種高效率的、能在各種環境下長期工作的半導體激光器也製造成功,它就是雙異質結砷化鎵激光器,這是光纖通信比較理想的光源,通常只要幾十毫安的微弱電流就可以激發它。

1976年,英國有兩個城市間敷設了一條光纜,這個光纖系統能同時提供1920條電話通路。1982年,英國電信電話公司進行102千米光纖無中繼傳輸的試驗,取得了成功。1983年,美國電話電報公司將光纖通信廣泛應用於公用通信網,使用光纜長度近20萬千米。與此同時,日本也大力發展了光纖通信系統,還敷設了一條貫穿日本南北的光纜干線。

我國從1977年以來,先後在上海、北京、桂林、武漢等地建立了光纖通信試驗系統,近幾年來又有了進一步的發展。

與通常的通信電纜相比,光纜輕、成本低,能節約大量的金屬資源。從加熱的玻璃棒一端,能拉出透明度極高、長達20千米的光纖來。

光纖通信具有突出的優點:一是傳輸信息的容量大,線。路損耗低;二是在同一條通道上能進行雙向傳輸,用戶能通過交互信息系統與對方對話;三是抗干擾能力強,通信質量好;四是投資少,收效快,敷設方便,保密性好。因此,光纖通信是一種比較理想的通信方式,只要不斷努力和改進,它的優點一定能得到充分的發揮,有著光明的發展前景。

光纖通信技術的應用,揭開了利用電磁波傳送信息的新紀元。可以預料,它與衛星通信一起,必將對人類社會的信息傳遞帶來無法估量的影響。

『伍』 光纖通訊是誰發明的

高坤最早證明了光纖通信的可行性,所以拿了諾貝爾,不過真正通信用的光纖並不版是他發明的,而是權美國的cornning公司

現在主幹網光纖的速率一般在40Gbps,同軸電纜雖然最高也能達到這個速率,但損耗、成本等方面要遠遠高於光纖

『陸』 光纖是誰發明的

1960年,美國人梅曼發明了紅寶石激光器,使人類獲得了性質與電磁波相同、且頻率和相位都穩定的光——激光,但當時這種激光器還不能在室溫條件下連續工作。

由於激光頻帶寬、純度高、不易擴散,具有很好的方向性,因而很快便在通信領域找到了用武之地。

在光纖的傳輸介質方面,人們發現了透明度很高的石英玻璃絲可以傳播光。這種玻璃絲叫作光學纖維,簡稱光纖。光纖一般由兩層組成,裡面一層稱為內芯,直徑一般為幾十微米或幾微米;外面一層稱為包層。為了使光纖在施工的過程中不易被拉斷,通常把千百根光纖組合在一起進行增強處理,製成像電纜一樣的光纜,這樣既提高了光纖的強度,又使光纖系統的通信容量大大增加。光纖的突出優點,是它可以在同一條通路上進行雙向傳輸,利用這一特性,用戶可以通過交互信息系統與對方對話,這就是我們所說的光纖通信。

光纖通信是運用光反射原理,把光的全反射限制在光纖內部,用光的信號取代傳統通信方式中的電信號。但初期的光纖,光在其中傳輸時損耗很大。因此,要想用它來通信是不可能的。

1966年7月,英國標准電信研究所的英籍華人高錕博士和霍克哈姆就光纖傳輸的前景發表了具有重大歷史意義的論文,論文分析了玻璃纖維損耗大的主要原因,大膽地預言,只要能設法降低玻璃纖維中的雜質,就有可能使光纖損耗從每千米1000分貝降低到每千米20分貝,從而有可能用於通信。這篇論文鼓舞了許多科學家為實現低損耗的光纖而努力。

1970年,美國康寧玻璃公司的卡普隆博士等三人,經過多次的試驗,終於研製出傳輸損耗僅為每千米20分貝的光纖。這樣低損耗的光纖,在當時是驚人的成就,使光纖通信有了實現的可能。

1970年,美國的貝爾研究所研製出能在室溫下連續工作的半導體激光器,這種激光器只有米粒大小。盡管最初的激光器的壽命很短,但這種激光器已被認為是可以作為光纖通信的光源。由於光纖和激光器的重大突破,使光纖通信有了實現的可能,因此,1970年被認為是值得紀念的光纖傳輸元年。

1970年,突破了光纖和激光器兩項技術難題,光纖通信從理想變成可能,各國電信科技人員,競相進行研究和試驗。光纖通信開始進入實用階段,而且此後的發展極為迅速,其應用系統也已經多次更新換代。20世紀70年代的光纖通信系統主要應用光纖的短波波段進行傳輸;80年代以後逐漸改用長波波段;到90年代初,光纖的通信容量擴大了50倍。到了90年代後期,傳輸波波長更長,並且開始使用光纖放大器等新技術以增強信號、擴大傳輸容量。這時,光纖廣泛地應用於市內電話以及長途通信干線中,成為通信線路的骨幹。甚至美、日、英、法等8國已宣布,今後鋪設長途通信干線不再使用電纜而改用光纜。

『柒』 光纖是誰發明的

光纖是光導纖維的簡寫,是一種利用光在玻璃或塑料製成的纖維中的全反射原理而達成的光傳導工具。
1870年的一天,英國物理學家丁達爾到皇家學會的演講廳講光的全反射原理,他做了一個簡單的實驗:在裝滿水的木桶上鑽個孔,然後用燈從桶上邊把水照亮。結果使觀眾們大吃一驚。人們看到,放光的水從水桶的小孔里流了出來,水流彎曲,光線也跟著彎曲,光居然被彎彎曲曲的水俘獲了。
人們曾經發現,光能沿著從酒桶中噴出的細酒流傳輸;人們還發現,光能順著彎曲的玻璃棒前進。這是為什麼呢?難道光線不再直進了嗎?這些現象引起了丁達爾的注意,經過他的研究,發現這是的作用,由於水等介質密度由於比周圍的物質(如空氣)大,即光從水中射向空氣,當入射角大於某一角度時,折射光線消失,全部光線都反射回水中。表面上看,光好像在水流中彎曲前進。
後來人們造出一種透明度很高、粗細像蜘蛛絲一樣的玻璃絲──玻璃纖維,當光線以合適的角度射入玻璃纖維時,光就沿著彎彎曲曲的玻璃纖維前進。由於這種纖維能夠用來傳輸光線,所以稱它為光導纖維。

『捌』 光能發電是哪國發明的

羅門·德·考克斯 是利用最早的人。
太陽能發電有很多形式,大體可以分專為兩類,一種是屬半導體發電,一種是太陽能熱發電。
半導體發電是利用半導體界面的光生伏特效應而將光能直接轉變為電能的一種技術。這種技術的關鍵元件是太陽能電池。太陽能電池經過串聯後進行封裝保護可形成大面積的太陽電池組件,再配合上功率控制器等部件就形成了光伏發電裝置。單晶硅、多晶硅、薄膜發電均是這種技術。也較光伏發電,現在光伏發電的效率一般在20%左右,發電的成本在1.5-3元/kwh,價格還是比較貴。
還有一種是是太陽能熱發電技術,現在一般的太陽能技術最高也就做到150-200°,再高的話太陽能的效率就很低了,這個溫度還不能達到發電的水平,都在研究階段,還有應用實例。

『玖』 光纖通信是那一個國家發明第一的

高坤最早證明了光纖通信的可行性,所以拿了諾貝爾,不過真正通信用的光纖並不是他專發明的,而是美屬國的cornning公司

現在主幹網光纖的速率一般在40Gbps,同軸電纜雖然最高也能達到這個速率,但損耗、成本等方面要遠遠高於光纖希望對你有幫助

『拾』 光纖是中國發明的嗎

光纖是光導纖維的簡寫,是一種利用光在玻璃或塑料製成的纖維中的全反射專原理而達成的屬光傳導工具。前香港中文大學校長高錕和George A. Hockham首先提出光纖可以用於通訊傳輸的設想,高錕因此獲得2009年諾貝爾物理學獎。

閱讀全文

與光釺是哪國發明的相關的資料

熱點內容
專業技術人員知識產權著作權 瀏覽:829
馬鞍山李群 瀏覽:440
創造101之無敵導師 瀏覽:170
關於公司知識產權的內控管理制度 瀏覽:72
矛盾糾紛專項排查工作方案 瀏覽:103
法國發明家巴耶爾首創 瀏覽:561
油條機我愛發明 瀏覽:648
北京品源知識產權代理有限公司怎麼樣 瀏覽:240
著作權共同所有 瀏覽:778
二手途達轉讓 瀏覽:518
馬鞍山市花湖 瀏覽:480
永樂票務投訴 瀏覽:951
龍游智慧教育公共服務平台 瀏覽:186
興國工商局投訴電話 瀏覽:131
開封計程車投訴電話是多少 瀏覽:101
甘肅省基礎資源公共服務平台 瀏覽:612
馬鞍山父子身份 瀏覽:192
觀通杭州知識產權 瀏覽:10
認繳資本期限 瀏覽:855
黑龍江企業培訓師證書查詢 瀏覽:16