神奇的光纤

光纤是像头发丝那么粗细的玻璃纤维，它由两种不同的玻璃组成， 其中一种玻璃构成中心部分的纤芯，另一种玻璃包裹在这个纤芯外面， 构成一个包层。纤芯的直径约为 5～10 微米，光纤外径约为 100～300 微米（1 微米等于千分之一毫米）。

光是如何在这细小的光纤中传输的呢？要回答这个问题必须谈谈光的全反射现象。

当光从折射率高的介质向折射率低的介质行进时，折射光的前进方向将向靠近界面一侧偏转。因此，若加大入射角，使入射角大于某临界角时，折射光将完全消失，入射光在界面处全部被反射，这种现象叫光的“全反射”现象。

关于光的全反射现象，是光从高折射率介质向低折射率介质入射时才能发生的一种现象。光从低折射率的介质向高折射率的介质入射时， 绝不会发生全反射的。

我们知道，光纤由纤芯和包层两层玻璃物质构成，纤芯的折射率一般在 1.463～1.467 之间，而包层的折射率是在 1.45～1.46 之间，也就是说纤芯的折射率比包层的折射率稍大一些。所以当纤芯内的光线入射到包层界面时，只要其入射角大于某个临界值，就会在纤芯内发生全反射，没有光漏射到包层中，光将在纤芯中不断地反射传播下去。

为了用光传送声音，首先要像在普通电话通信中那样，先把声音信号（声音的强弱）变为电信号（电压或电流的强弱），然后将此信号不失真地进行传送。然而在光通信中，还要将这个电信号再变换成光信号

（光的强弱），并使用光纤作为传输媒质将这个光信号传送到远方。在光纤传输的接收端则把这个光信号先转变成电信号，然后再将电信号还原成声音信号，这样就实现了通话。

将电信号转换成光信号的器件即为发光器件。光纤通信中使用的发光器件有发光二极管 LED 和半导体激光二极管 LD。把光信号转变成电信号的器件称之为光电检测器件。光纤通信中使用的半导体光电检测器有PIN 光电二极管和雪崩光电二极管 APD。