光导纤维范文精选

随着科学技术的迅速发展，光导纤维现已成为大有前途的新型基础材料。与之相伴的光纤技术也以新奇、便捷受到人们的喜爱。

诞生源于做实验

1870年初春的一天，英国著名的物理学家丁铎尔在暗室里做试验，一股水流从容器的侧壁孔中向外流㈩。当人们从侧壁给水照明，惊奇地发现，本来直线传播的光，现在竟沿着这股弯曲的水流在耀动，变得弯曲了。这个有趣的实验，给大家留下了深刻的印象，并因此而产生人们难以估量的社会影响。

后来，人们用玻璃纤维模拟这股水流，制成了玻璃光导纤维。玻璃纤维的一端截面对准某一物体，不管它弯曲成什么样的角度和形状，都能从另一端的截面上清楚地看出射入的图像。

光是沿直线传播的，而光导纤维则是弯弯曲曲的，光是怎样从这一端传送到那一端呢?原来，光由折射率大的物质进入折射率小的物质时，在两种物质的交界面上会产生全反射，使光不进入折射率小的物质，而全部返回到折射率大的物质中。光导纤维一般由两层组成，里面一层称为内芯，直径几十微米，但折射率较高：外面一层称包层，折射率较低。从光导纤维一端入射的光线，经内芯反复折射而传到末端，由于两层折射率的差别，使进入内芯的光始终保持在内芯中传输。

结构新奇有特性

光纤按传递光的波长分为可见光、红外线、紫外线和激光传导纤维。根据其纤维结构的不同，又有芯皮型和自聚集型两大类。取下一截芯皮型结构光导纤维放在显微镜下观察，会看到断面中央有一根芯、直径只有几十微米，芯的四周是一圈包皮。芯是用折别率高的透明玻璃材料做成，包皮则用折射串低的玻璃或塑料做成。另一类自聚焦光导纤维传导光线的工作原理和芯皮型结构光导纤维有很大不同。这类光导纤维由许多微型透镜组成，能迫使入射光线逐渐自动向纤维的中心轴方向靠拢，进行聚焦，由此保证入射光线不会从纤维材料中漏出去。 光纤根据其芯材的不同，有石英系光纤、多组分玻璃光纤和塑料光纤之分。二氧化硅是制造前两种光导纤维的重要原料，从高纯度的二氧化硅或称石英玻璃熔融体中，拉出直径约100微米的细丝，称为石英玻璃纤维。普通玻璃虽然可以透光，但在传输过程中损耗大，用石英玻璃纤维光损耗则可大为降低。塑料光纤直径大、弯曲特性好、不易破断、重量轻、色散小、成本低，具有更多的优点。光的传输距离与光导纤维的光损耗大小有关，光损耗小，传输距离就长，否则就需要用中继器把衰减的信号放火。用最新的氟玻璃制成的光导纤维，可以把光信号传输到太平洋彼岸而不需任何中继站。

在实际使用时，常把千百根光导纤维组合在一起并加以增强处理，制成像电缆一样的光缆，这样既提高了光导纤维的强度，又大大增加了通信容量。同样100米长的铜电缆和光缆，若传递信息的频带宽同为40000兆赫兹，铜电缆需直径58毫米的铜缆656股，总重量近220吨，电缆外部的直径为1458毫米，耗资131万美元。而光缆只要一根直径为8.7毫米的光纤，其总重量仅为6.6千克，费用只需680美元。

摘 要：研究了光导纤维在紫外分光光度计中测定纺织品中的六价铬含量，并对其溶出的动力学进行了研究。结果表明，采用光导纤维法无二次污染，且响应灵敏，标准工作溶液线性相关系数为0.9992。对纺织品中六价铬溶出动力学的研究表明，萃取温度、萃取时间和显色时间都对六价铬的溶出量有影响，确定了测定六价铬的最佳萃取温度为38℃，最佳萃取时间为30min，最佳显示时间为35min，为纺织品中六价铬测定提供了一种可行的新方法。

关键词：光导纤维；紫外分光光度计；六价铬；纺织品

纺织品种的纺织纤维是微量物证的一个重要组成部分，而如何快速、准确、高效的对纺织纤维中的有毒有害物质将能够对相似的纺织纤维进行同一认定。纺织品中有毒有害物质，主要有六价铬、铅、镉、铜等可萃取重金属、甲醛、PVC增塑剂、致癌致敏染料等物质[1]。六价铬是污染环境影响人类健康的主要重金属元素之一，由于其强氧化性和对皮肤的高渗透性，很容易被人体吸收，它可通过消化、呼吸道、皮肤及粘膜侵入人体。长期或短期接触或吸入时有致癌危险[2]。文章通过对六价铬的分析对纺织纤维进行检验分析。

由于六价铬的危害性大，其检测方法已被广泛关注，主要有原子发射光谱法[3]、原子吸收光谱法[4]、荧光法[5]、极谱法[6]、化学发光法[7]、质谱法[8]、直接光度法[9]和色谱法[10]等。中华人民共和国国家标准GB/T17593.3-2006规定了测定纺织品中六价铬的分光光度法，需要将处理好的溶液倒入比色皿后才能进行测定，如果比色皿清洗不干净易造成二次污染，影响检测结果。文章提出一种将光导纤维用于紫外分光光度计中测定纺织品中六价铬含量的新方法，并考察了萃取温度、萃取时间和显色时间都对六价溶出量的影响，建立了相关的动力学方程，为六价铬的测定提供了方法参考。

1 材料与方法

1.1 主要试剂

重铬酸钾储备液：准确称取2.829g在105℃干燥至恒重的重铬酸钾基准试剂溶解于三级蒸馏水中，然后稀释至1L，将此溶液转移至棕色瓶中储存于冰箱中备用；显色剂1，5-二苯碳酰二肼（分析纯）；丙酮、冰醋酸、L-组氨酸盐酸盐一水合物、氯化钠、磷酸二氢钠二水合物、氢氧化钠和磷酸，均为分析纯。

1.2 仪器与设备

摘 要：科学教育出版社物理选修《光的全反射》中，应用简单的实验――半圆形玻璃砖，向学生介绍了光的全反射，在新课程标准理念的指导下，我们选取简单的器材制作出能够演示光的反射与光导纤维信号传播的教具，向学生直观演示光的全反射。

关键词：全反射；新课程标准；光导纤维传播；流水束

中图分类号：G633.7 文献标识码：A 文章编号：1003-6148（2016）6-0060-2

1 传统演示实验

在科学教育出版社物理选修《光的全反射》中，为了让学生更好地理解光的全反射现象，通过演示用激光沿透明半圆柱形玻璃砖的半径射到直平面上，光经过平面由玻璃进入空气中，入射角从小到大不断改变，向学生介绍光的折射以及光的全反射。

（1）当激光沿半径垂直入射到直平面时，此时入射角为0 °，折射角也为0 °，光线沿直线射出。

（2）当入射角增大一些时，会有微弱的反射光和较强的折射光线。同时，可观察出反射角等于入射角，折射角大于入射角。

（3）随着入射角的逐渐增大，反射光线越来越强，而折射光线减弱，当入射角增大到某一“临界角度”时，折射角达到90 °，折射光线消失，只剩下反射光线，若继续增大入射角，仍然只有反射光线，没有折射光线（见图1）。这就是当光线从光密媒质射入光疏媒质时经常发生的“全反射现象”。

摘要：目的 本实验采用创新设计的光纤激光束引导装置，精确引导单个PC12细胞突起的定向生长，探求光纤引导低能量激光精确控制神经细胞突起在体外定向生长的新方法。方法 选取体外培养突起生长活跃的PC12细胞为研究对象，将光纤末端经拉制后固定于三维微操上。波长为800nm的激光束经光纤引导投射在靶区域，引导过程中光纤随突起的生长而移动，始终与突起的生长方向保持近似垂直位。每隔5min拍摄一张照片，连续观察30min。结果 30例突起生长活跃的PC12细胞中，20例细胞突起的生长方向可在5min内被波长为800nm的激光影响。在30min的照射中，13例PC12细胞的突起跟随光纤激光束生长，偏转角度在60°及以上的有6例，最大偏转角度可达100°以上。结论 本引导装置可影响PC12细胞突起的生长方向，引导其细胞突起跟随激光生长，为光纤引导低能量激光精确控制神经细胞突起在体外定向生长的提供了一种新方法。

关键词：医学光学；光纤；激光；PC12细胞；生长锥

神经再生修复过程中，再生神经元网络的结构重建关系到神经功能的再生。神经元突起定向生长沿一定路径最后到达靶位，并与下一个神经元形成正确的突触连接过程主要依赖于神经纤维最前端生长锥的活动。生长锥的活动受一系列微环境信号的调控，局部微环境的各种化学或电信号等改变是引导神经细胞定向生长的主要体内因素。在体外培养条件下，突起沿着黏附性最佳的表面前进的特性决定了神经元的网络结构[1]，如体外培养的Neuroblastoma-glioma细胞突起可以沿培养皿表面划痕或沿血浆凝块张力线定向生长。电场对轴突亦具有引导作用，Patel等的实验显示电压梯度广泛存在于发育中的胚胎，并影响着胚胎中轴突的生长[2]。近期研究发现，激光作为一种非接触性的操控方式，也能引导神经细胞生长锥的生长方向。A Ehrlicher等学者采用倒置激光共聚焦显微镜对生长中的神经元轴突进行扫描，引导生长锥的生长[3]。该系统由激光器发射激光后经光路耦合，在倒置激光共聚焦显微镜的载物台中央形成激光陷阱，通过操纵激光陷阱位置成功引导生长锥的生长方向[4]。朱天淳等学者采用倒置式激光陷阱置于PC12细胞的生长锥前方来引导生长锥的生长方向，通过对生长锥施以持续作用力，成功引导了神经细胞生长锥的生长方向，引导成功率达65%[5]。然而传统激光陷阱具有体积大、工作距离短，不宜实现多光镊耦合等缺点，使其更广泛的应用受到限制。而光纤技术克服了上述缺点，以其简单的结构，低廉的价格，光全反射的特性，微/纳米尺度的操控能力等优点，越来越受到研究者们的广泛重视。

本研究拟采用创新设计的光纤激光束引导装置，通过调控三维微操将直径为纳米级的光纤末端定位于生长锥一侧，精确引导PC12细胞单个突起的生长，为光纤引导低能量激光精确控制神经细胞突起在体外定向生长寻求新方法并提供实验依据。

1 资料与方法

1.1试剂与溶液 L -多聚赖氨酸、胰蛋白酶、谷氨酰胺；高糖DMEM，青霉素-链霉素；马血清，胎牛血清；其他试剂均为国产分析纯。所用溶液包括PBS 0.25%胰蛋白酶，PC12细胞培养液。PC12细胞分化培养液。谷氨酰胺在使用前加入到培养基，终浓度为2mM。

1.2细胞培养 PC12细胞株以含10%马血清，5%胎牛血清的PC12细胞培养液维持生长，细胞置于37℃、5%CO2培养箱中培养。待单层培养细胞生长至80%汇合后，0.25% 胰蛋白酶消化，以2×104个/cm2的密度接种于L-多聚赖氨酸包被过的培养皿，进行传代培养。并用PC12细胞分化培养液诱导细胞分化和突起的生长。在倒置相差显微镜下定时观察，记录细胞贴壁以及神经细胞突起的生长情况。

1.3激光引导 光纤激光束引导装置：本实验自行设计组装的光纤激光束引导装置主要由红外激光发射器、光纤、三维微操系统，以及包括对可见光和红外线敏感的电子成像设备组成（图1）。激光发射器参数：全固态半导体激光器，波长 808nm，功率500mw。光纤参数：陶瓷插芯光纤跳线，型号FC/PC-FC/PC-2～3.0mm-MM-3M，光纤代码62.5/125um，插入损耗0.3dB，回波损耗35dB。实验中电子成像设备由倒置显微镜的显微成像系统所组成，通过将其与电脑连接，实验人员可以在计算机屏幕中实时记录神经细胞突起的生长轨迹，监控激光引导实验的过程。

摘要：从教材出发，对教学《全反射与光导纤维》内容进行设计。

关键词：全反射与光导纤维；教学设计；教材

中图分类号：G633.7 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2012）12-0188-02

【教材分析】

《全反射与光导纤维》是上海科技教育出版社普通高中课程标准实验教科书物理选修3-4第四章第六节。“全反射”是学生在学习光的反射和光的折射定律的基础上研究的一种重要的光的现象。它在日常生活和科学研究方面都有广泛的应用。

【教学目标】

1.知识与技能：认识光的全反射现象，掌握临界角的计算公式，能够解释由于全反射而产生的一些现象。

2.过程与方法：观察光的全反射现象，分析产生全反射现象的条件，从理论上推导临界角的计算公式，并且能够用它解决一些问题。

中图分类号　R767　文献标识码　A　文章编号　1005-2720(2009)36-1915-01

摘要　目的探讨纤维喉镜引导YAG激光治疗慢性肥厚性喉炎的疗效。方法35例慢性肥厚性喉炎、伴有声带小结、或伴有声带息肉患者在纤维喉镜引导下YAG激光的治疗。结果治疗效果好，肿物无复发，声音恢复佳。结论纤维喉镜引导YAG激光治疗慢性肥厚性喉炎具有很好的疗效，值得在临床进行推广。

关键词　纤维喉镜；YAG激光；慢性肥厚性喉炎；声带小结；声带息肉

慢性肥厚性喉炎、声带息肉、声带小结是耳鼻喉科的常见病，治疗多以药物治疗和手术治疗为主。药物治疗往往达不到理想的效果，而手术治疗则痛苦大、费用高。我科在1998年购置OLYMPUS纤维喉镜以来，在纤维喉镜下进行了多种微创治疗和检查，尤其在2007年以来对难治性的慢性肥厚性喉炎在纤维喉镜引导下YAG激光治疗取得了良好的效果，现报告如下。

1　资料与方法

1.1　一般资料　声嘶患者35例，其中慢性肥厚性喉炎22例、伴有声带息肉8例、伴有声带小结5例。病程4个月～5年。术前均经抗炎、雾化吸入等药物保守治疗，效果欠佳。

1.2　手术方法 术前空腹6小时以上，术前30分钟肌肉注射阿托品0.5mg。选择较宽敞的鼻腔予麻黄素收缩、1％地卡因棉片鼻腔表面麻醉。口咽部1％地卡因喷雾表面麻醉三次，每次间隔5分钟。再用滴管挑起会厌，声带表面滴注1％地卡因两次，每次1ml。(咽反射明显的患者可采用环甲膜穿刺注入1％地卡因两次，每次1ml，注入后嘱患者轻咳。)纤维喉镜自鼻腔逐步进入暴露声带后，观察声带情况，如有声带小结或息肉者，先用组织钳将息肉或小结切除，然后再将YAG激光的光纤自吸引孔插入(插入时注意操作要轻柔、缓慢，以免光纤头部折断)，调节激光强度25w，持续2秒，将光纤头对准声带和室带最肥厚的部位，距离目标约3mm，进行点状烧灼，见局部组织发白即可。治疗点不必连续，可间隔2mm左右。对切除息肉和小结的声带边缘也进行烧灼。术后给抗生素和激素口服治疗三天，休声两周，忌烟酒、辛辣食物。

1.3　注意事项　YAG激光功率不宜太高，控制在25w以下，每次烧灼的时间不宜太长，控制在2秒以内，如两秒局部组织还没有凝固，可再行烧灼。光纤避免插入组织内，防止损伤声韧带，反而造成矫枉过正。

摘 要：物理教学中，我们要培养学生的科学探究素养，如何实施？具体的教学策略是什么？值得我们深入研究。本文以高中物理《全反射与光导纤维》一课教学为案例，把在高中物理教学中如何具体实施科学探究式教学做简要分析。

关键词：高中物理；科学探究；全反射；临界角

【中图分类号】G633.7 【文献标识码】 A 【文章编号】1671-8437（2012）02-0100-02

新课改已将“科学探究”列入了课程标准。科学探究是学生积极主动地获取物理知识、认识和解决物理问题的重要实践活动，其目的是让学生通过亲身经历和体验与科学工作者科学探究的相似过程，掌握物理知识与实验技能，体验科学探究的乐趣，学习科学家科学探究的方法，领悟科学的本质、思想和精神，挖掘个体智力的潜能，培养实事求是的科学态度和敢于创新的探索精神。

《普通高中物理课程标准（实验）》从七个方面提出了学习要求和达成目标。这七个要素分别是：提出问题、猜想与假设、制定计划与设计实验、进行实验与收集证据、分析与论证、评估、交流与合作。在教学中，把科学探究作为教学方法，如何实施，具体的教学策略是什么，值得我们深入研究。下面以高中物理《全反射与光导纤维》教学为例，把在高中物理教学中如何具体实施科学探究式教学做简要分析。

一、创设情境，提出问题

教师：同学们见过海市蜃楼吗？海市蜃楼是怎样形成的？（播放海市蜃楼的视频）再请同学们看一个奇怪的现象，实验演示：拿一个底部带有小孔的盛水玻璃杯，让激光笔在底部小孔处发出光，可看见光居然沿着弯曲的水柱传出。

这两种现象都与全反射现象有关。我们今天就来学习第四章第六节全反射与光导纤维。

现代科学创造的奇迹之一,是使光像电流一样沿着导线传输。不过,这种导线不是一般的金属导线,而是一种像头发丝那样细的透明玻璃纤维制成的光缆,人们称它为光导纤维(英文名:optical fiber),又叫光学纤维,简称光纤。

光导纤维是光通信的传输材料,是由香港中文大学前任校长高锟发明的。在玻璃纤维中传导的不是电信号,而是光信号,故称其为光导纤维。光导纤维是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理而达成的光传导工具。

1870年,英国科学家丁达尔做了一个有趣的实验:让一股水流从玻璃容器的侧壁细口自由流出,以一束细光束沿水平方向从开口处的正对面射入水中。丁达尔发现,细光束不是穿出这股水流射向空气,而是沿着水流弯弯曲曲地传播。这是光的全反射造成的结果。

光导纤维正是利用光的全反射原理制造的。1966年,高锟发表了“光通讯”基础理论,提出以一条比头发丝还要细的光纤代替体积庞大的千百万条铜线,用以传送容量几近无限的信息,他计算出如何使光在光导纤维中进行远距离传输。这项成果最终促使光纤通信系统问世,为当今互联网的发展铺平了道路。它的基本原料是廉价的石英玻璃,科学家将它们拉成直径只有几微米到几十微米的丝,然后再包上一层折射率比它小的材料。只要入射角满足一定的条件,光束就可以在这样制成的光导纤维中弯弯曲曲地从一端传到另一端,而不会在中途漏射。科学家将光导纤维的这一特性首先用于光通信。一根光导纤维只能传送一个很小的光点,如果把数以万计的光导纤维整齐地排成一束,并使每根光导纤维在两端的位置上一一对应,就可做成光缆。用光缆代替电缆通信具有不可比拟的优越性,比如20根光纤组成的像铅笔粗细的光缆,每天可通话7.6万人次,而1800根铜线组成的像碗口粗细的电缆,每天只能通话几千人次。

光纤传导光的能力非常强,利用光缆通讯,能同时传播大量信息。例如一条光缆通路同时可容纳10亿人通话,也可同时传送多套电视节目;光纤的抗干扰性能好,不发生电辐射,通信质量高,能防窃听。光缆的质量小,不怕腐蚀,铺设也很方便,因此是非常好的通信材料。

光纤通信的诞生和发展是电信史上的一次重要革命,与卫星通信、移动通信并列为20世纪90年代的三大通信技术。进入21世纪后,由于因特网的迅速发展和音频、视频、数据、多媒体应用的增长,对大容量(超高速和超长距离)光波传输系统和网络有了更为迫切的需求,现在美、日、英、法等20多个国家已宣布不再建设电缆通信线路,而致力于发展光纤通信。最新报告数据显示,2009年全球光纤用户数增长率将超过32%,今后几年,光纤用户还将继续以接近30%的速度增长,到2013年,全球光纤连接家庭将达到1.3亿户。我国光纤通信也已进入实用阶段。我国自行研制、生产、建设的世界最长的京汉广(北京、武汉、广州)通信光缆,全长3047公里,已于1993年10月15日开通,标志我国已进入全面应用光通信的时代。2009年上半年,国内光纤需求量首次超越美国,成为全球最大的光纤需求国。

光纤已成为信息社会的基础,正改变着我们的生活。光纤技术除了在通信方面的应用外,在医学检测领域、工业生产现场监视和调度、交通监视控制指挥、大型建筑物的结构检测、航天航空领域光纤陀螺技术、超高压输电线电流检测、潜艇声呐制造、火炮的激光控制等方面还有广泛应用,因此光导纤维被人们誉为信息时代的神经。

责编/玉坤

摘要：光纤被广泛应用在日常生活的通信、医疗等多个领域，已经成为人类日常生活不可或缺的一种技术，但光纤传输的过程以及原理都是人们看不见也摸不着的，很难用语言解释。设计和制作光纤传输演示教具，将不可见的转化为人们能够感受到的信号，可以很好地向人们解释光纤传输的原理及过程。文章采用文献研究和实验研究法，设计和制作了光纤传输演示教具，通过演示直观地向学生展现光纤传输的过程，有助于学生对光纤通信的直观认识和理解。

关键词：光纤传输；演示教具；设计；制作

中图分类号：G482　文献标识码：B　文章编号：1673－8454(2012)06－0065－03

一、光纤简介

1.光纤、光纤的优点及用途

光纤是光导纤维的简写，是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理而达成的光传导工具，微细的光纤封装在塑料护套中，使得它能够弯曲而不至于断裂。通常，光纤一端的发射装置使用发光二极管(light emitting diode，LED)或一束激光将光脉冲传送至光纤，光纤另一端的接收装置使用光敏元件检测脉冲。

光纤的优点有：频带宽、损耗低、重量轻、抗干扰能力强、保真度高、工作性能可靠、成本不断下降。

光纤的用途：多股光导纤维做成的光缆可用于通信，它的传导性能良好，传输信息容量大。一条通路可同时容纳数十人通话：可以同时传送数十套电视节目，供自由选看。光导纤维内窥镜可导人心脏和脑室，测量心脏中的血压、血液中氧的饱和度、体温等。用光导纤维连接的激光手术刀已在临床应用，并可用作光敏法治癌。光导纤维可以把阳光送到各个角落，还可以进行机械加工。计算机、机器人、汽车配电盘等也已成功地用光导纤维传输光源或图像。光纤在生活中应用非常广泛，已经成为人们日常生活不可或缺的一种技术。

摘要：

本文采用红外光谱建模法对竹原纤维、苎麻和亚麻的定性鉴别进行了研究。结果表明建立的红外光谱综合判别模型的准确度高，能够实现对三种纤维简单、准确的鉴别。

关键词：竹原纤维；苎麻；亚麻；近红外光谱；鉴别

竹原纤维作为一种可再生、可降解、廉价、资源丰富的纤维素纤维，因具有良好的理化性能，近年来受到了越来越多人的青睐[1-4]。然而，由于竹原纤维与苎麻、亚麻具有极其相似的形态结构或理化性质，竹原纤维与苎麻、亚麻的有效鉴别成为当前研究的难题，至今尚未有鉴别方法的统一标准[5-6]。当前，针对竹原纤维的鉴别，人们采用一些常规检测方法进行了探索研究，但在适用性和有效性上仍有欠缺[7-10]。本文广泛收集国内主要生产厂家生产的竹原纤维、苎麻和亚麻，应用近红外聚类分析方法，实现了对竹原纤维和苎麻、亚麻的鉴别。

1 试验

1.1 材料

试验材料见表1。

表1 分析材料