影响深远的光电子材料

影响深远的光电子材料

光导纤维是光通信的传输材料。这种通信线路不是用一般的金属导线和电缆，而采用象头发丝那样细的透明玻璃纤维制成的电缆。玻璃纤维传导的不是电信号，而是光信号，所以玻璃纤维又叫光导纤维。利用光导纤维进行远距离通信的效率非常惊人，要比电缆的通信效率高十亿倍以上。

光导纤维是怎样传输信息的呢？大家熟悉的无线电通信，是靠电磁波在空间传播的。光实质上是电磁波的一种，只不过它比无线电用的超短波和微波频率高得多。玻璃纤维就是用来传导光波的导体。但是，光在任何物质中传导都会不断地衰减。实验表明：通过长一公里的光导纤维中的光束，至少要有30％在另一端出现才有实用价值，其中的关键问题是要有超纯的质量很高的玻璃纤维材料。人们用超纯石英或特种光学玻璃拉成极细的丝，直径和一根头发丝差不多。这种玻璃的纯度极高，杂质的含量不超过几亿分之一，它相当于在一千吨纯净物质中，落入一克的杂质。高纯纤维的出现，给光纤通信事业的发展提供了极有利的条件。

光纤通信的优点是很突出的，它和普遍电缆通信相比，通信容量大、重量轻、耐腐蚀、不怕电子对抗，而且保密性好、建设费用低、施工方便，还可节省大量的有色金属。例如，1000公里长的中同轴电缆，大约需铜五万吨，铅20万吨；采用光导纤维，只需几十公斤石英玻璃拉成1000公里的光导纤维即可。现在的光导纤维都是石英制成的，不仅加工较困难而且价格高。为此，科研人员正在设法减小有机玻璃的光衰。这样，廉价的有机玻璃就可代替石英用于光纤，这无疑有着革命性的意义。

光纤通信不仅可以广泛应用在邮电部门，还可应用在军事、经济、科学技术、文化和人民生活等各个方面。由于它的容量极大，利用它可进行超高速数据传输，建立起灵活高速的大规模计算机网、四通八达的电视网，并可远距离传送全息图象。由于它的抗干扰能力极强，可以解决超高压输电网的通信联络，使自动化遥控装置最终摆脱高压电干扰。它应用在计算机、自动化系统和飞机、船舶、导弹等狭小空间的复杂控制系统中，可以避免大量电路之间的互相干扰而产生错误动作。

光导纤维除用于通信外，另一个重要用途是传能，即传输高强度的激光。如在激光手术应用中，将激光器发射的光传输到需要手术的部位，尤其是内脏器官，与传统的手术相比，把病人的痛苦减小到极限程度。对这种传能应用来说，当激光波长在近紫外区到近红外区时，可以用熔石英为基的低损耗光纤；当激光波长在红外波段时，可采用重金属氟化物玻璃光纤，也可用硫化物或卤化物的单晶或多晶光纤。

光纤还有一个重要应用，就是制作光纤传感器。光纤传感器的原理是利用光纤材料的某些物理性能来探测外界物理量的变化。这类传感器在抗干扰和高灵敏方面有明显的优点，可用于遥感、遥测技术。所选用的材料有低损耗的熔石英玻璃和重金属氟化物玻璃，为使这类光纤传感器的灵敏度和选择性能更进一步提高，人们正在发展特种光纤。

光电子材料除光纤外，还有光学功能晶体材料、光电存储与显示材料等，人们普遍认为，今后20年左右将是世界高新技术发展的重大转折时期。21世纪，人类将从工业时代进入信息时代。信息时代到来的标志，是实现所谓

“四A革命”，即实现办公室自动化、工厂自动化、实验室自动化和家庭自动化。四A革命将使过去由人来完成的许多工作越来越多地由电子和光电子材料所构成的系统来完成。光电子材料在光电子技术中起着基础和核心的作用，亦即光电子材料将使信息技术进入新纪元。