第三课时 光导纤维和新型陶瓷材料
二、光导纤维和新型陶瓷材料
光导纤维和各种新型陶瓷的开发和应用不仅为高科技发展提供了优质材料，也提高了人们的生活质量。光导纤维在信息工程中的应用，使人们可以坐在家中通过信息网络获取信息，联络亲友。新型高强度陶瓷材料的出现，克服了传统陶瓷的脆性。
由光导纤维组成的光缆可以代替通讯电缆，用于光纤通信，传送高强度的激光。光纤通信的容量比微波通信大103～104倍，而且传输速度快。用光缆代替通讯电缆可以节约大量有色金属。据统计，生产l km长的光缆只需几克超纯石英玻璃，约可节省铜1.1t 。
1．光导纤维的制造与应用
把氧气和四氯化硅蒸气的混合气体通过在高温炉中旋转和移动的石英管，能反应生成二氧化硅。
SiCl4(g)＋O2(g) 1300℃ SiO2＋2Cl2(g)
把得到的沉积在管内的二氧化硅熔化，形成“玻璃棒”，在1900～2000℃的高温下再将其熔化、拉制成粗细均匀的光纤细丝。（直径约100微米的细丝。）
用于铺设光纤通讯线路的光导纤维是由若干条柔韧、没有脆性、有高折射率的光纤细丝(直径在10μm以下)用聚丙烯或尼龙套包裹制成的。
光纤通信有哪些优点呢？
1、信息量大，每根光纤理论上可同时 通过10亿路电话。
2、质量小：每公里27g，不怕腐蚀。
3、性能好，抗电磁干扰、保密性强。
4、成本低：每公里1万元左右。
光纤通信较之普通电缆通信有许多突出的优点。首先，光纤通信有巨大的信息容量，一根头发丝那么细的光导纤维可以通几万路电话或2 000路电视。如果用许多根光导纤维组合成光缆，它的通信容量更大得惊人。其次，光纤通信不受外界电磁场的干扰，工作稳定可靠，保密程度高。第三，光纤通信损耗低，目前无中继传送距离一般为30～70 km(而同轴电缆每隔1．5 km就需设立一个中继站，来补偿电信号在传输中的损耗)，很适合远距离信息传输。目前，人们已建成大西洋海底光缆(全长约7 000 km)。计划中的南太平洋光缆(全长约16 000 km)也正在紧锣密鼓的准备之中。进一步降低光纤损耗，减少中继站数目，甚至不用中继站，是人们的下一步目标。
光导纤维的应用：除了用于通信外，还用于医疗、信息处理、传能传像、遥测遥控和照明等许多方面。
医生的好助手
目前，在医学领域上，普遍使用一种连接着许多光纤的胃镜。这些光纤并成一束，束中各条光纤的相对位置保持不变。把胃镜插入病人胃里，胃镜接收到的光线沿着这些光纤传到体外。每条光纤中的光仅反映胃中一小点的情况，整束光纤中的光就拼合成胃里某一部分的图像。光纤胃镜的光源是在体外由光纤传进去的，它不产生热辐射，能减轻病人的痛苦。在光导纤维的一头装上精致小巧的微型镜头，将胃内的情况传到体外拍摄下来或显示在屏幕上。还可以在胃镜光纤中留出空的通道，以插入切取生理切片的镊子。
因为光纤又细又软，故可将医生用来观察人体内部病变情况的内窥镜做得小巧玲珑。胃镜是内窥镜中比较粗的一种，但也只有15 mm左右，其他如食道镜、膀胱镜还要细小得多。可见：光导纤维的应用，使医用内窥镜从构造到功能都发生了重要的变化。
近年来，一种激光光纤药头内窥镜碎石系统已研制成功。这种系统利用胃镜把带有药头的光纤导管送入胃中，然后沿光纤通入激光。激光可以像引爆雷管一样，使药头炸裂并产生冲击波，击碎胃石，再用胃镜把碎石取出。利用该系统已成功地击碎大小为8 cm×10 cm×6 cm的胃石并取出碎石。这种系统还可以用来治疗膀胱结石、输尿管结石和胆结石等疾病。
光导纤维在医学上的另一个重要应用是通过微细的光纤将高强度的激光输入人体的病变部位，用激光来切除病变部位。这种手术不用切开皮肤和切割肌肉组织，减少了病人的痛苦，而且切割部位准确，手术效果好。
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