光导纤维怎么出现呢? 前边提到玻璃是一种固态的水。1870年,英国伦敦的英国皇家学会见证了自然哲学家约翰·丁达尔(John Tyndall)进行的发人深省的演示。丁达尔使用从一个容器流到另一个容器的水流和一束光束,证明光利用内反射来遵循特定的路径。当水从第一个容器的喷嘴倒出时,丁达尔将一束阳光对准了水的路径。观众所见的光,在水的弯曲路径内沿着曲折的路径行进。
这个现象让人们发展了可以柔性传输光信号的玻璃丝,也有了光通讯的载体 - 光纤。
这张图描述了从原材料到应用。首先最上层是地壳中含量很高的二氧化硅(以沙子形式展示)。第二层是通过了还原、提纯等技术,可以获取纯度很高的纯硅,纯硅的应用非常多。二氧化硅有不同的存在形式,这就是第三层,面板形态、纤维形态,薄膜形态,还有气凝胶(最轻的固体)等等。第四层就是非常广泛的应用。
光纤的材料是二氧化硅。但是在光纤研制出来初期,还有很多别的材料选择,比如氟化物玻璃。继续研究粒子的能级,调整透明材质,人们又实现了激光。
常用的光纤材料为什么是二氧化硅?因为地壳中硅和氧的含量排第一和第二,“易获取”性。二氧化硅固体又展现出异常突出的导光性能,因此,光纤的材料是二氧化硅玻璃。下一代光导纤维的材料可能就是空气了,因为似乎更易获取。