从煤到光纤

  从煤的燃烧来看,与新材料光纤维之间似乎毫不相干,他们之间并无直接的联系。但是,我国年轻的留澳博士生张东柯却把这二者联系起来,并做出了成绩。这番联系与成绩,给我们留下有价值的思考。
  张东柯所从事的关于光纤应用安全性的研究目前在国际上处于领先地位。其实,张东 柯不是学光纤专业的,他是华中理工大学煤燃烧国家实验室的博士研究生,后赴澳大利亚 深造,也是研究煤的燃烧机理。1990年7月,他在法国参加国际煤燃烧学会的双年会时, 一个不相识的外国学者与他闲聊,偶然提到光纤可能同电线一样,在使用中也有安全问题。 说者无意,听者有心。思想的火花触发了张东柯的创造灵感。他毅然决定"半路出家",闯 入光纤研究新领域。
  对于光纤专业,张东柯当然算不上"科班出身",但他在热辐射学、燃烧学、输运学等 方面都有较好的基础,这对于研究光纤的安全使用这样一个多学科问题正好大有作为。正 是由于广博的学识和厚实的功底,使张东柯能触类旁通,以简胜繁,在短短几个月中便获 得了了初步成果。当他的论文在第七届国际光纤通信传感会上发表后,立即引起众多专家的 瞩目。其后,他又取得了一系列研究成果:为光纤导致的爆炸给出了一个数学定义,即爆 炸瞬时的数学描写:取得了目前国际上最低的爆炸理论临界值和实验值。
  张东柯的成功不仅使他在光纤安全使用领域获得了很高的国际知名度,而且为社会主 义祖国争得了荣誉。
  光纤这个词已经在社会上普遍流行了。但是,什么是光纤,它有哪些用途?如果了解了这些知识,便可看出我国青年科学家为什么如此关注光纤这个问题了。
  光纤是光导纤维的简称。这是一种利用光来传递信息的-种纤维。它是用高纯度的玻 璃棒在高温下用机械拉制而成,与一根头发丝的细度相当(直径一般在5-10微米之间)。 每根光导纤维有两层,分芯和皮两部分。其横断面为圆形。
  光纤是怎样传递光的呢?当光线从磨平抛光了的光纤的端面射入芯线后,光纤芯的折 射率大于皮的折射率。当光束从光密媒质射向光疏媒质的交界面上,而入射角大于临界角 时,则发生内全反射,光就从光纤的一端传送到另一端。在此过程中,光能的损失很少。 由于这种纤维能按照人的意志向前传播光线,故称为光导纤维。光纤用于通信,具有能高 速度传递大容量信息,体积小、重量轻,能实现无中断远距离传输,具有抗干扰,耐辐射, 容易架设和无法被人窃听等优点。由于激光的单色性好,方向性强,所以激光是光纤通信 的理想光源,从理论上讲,一根光纤可传送100亿路电话和100万路电视节目。以目前世 界上已进入实用价值的情况看,一根光纤可分别传输1920路和7680路电话或电频信号。
  采用光缆通信.可节省大量的铜和铝。光纤通讯不受外界电磁干扰,因为光纤内传输 的是光而不是电,所以,在有高压线和雷击影响的地区通讯质量将不受影响。在光纤通讯 系统中,发送和接收的是电信号,线路传输的却是光信号,因此,需要有完成电--光变 换的发送设备和完成光一电变换的光接收设备,二者通称为光端机,所以,光纤通讯系 统实际是上电端机、光端机及光纤光缆组成。
  我国光纤通讯发展迅速,部分大中城市的市话通讯,已开始采用这一新技术。打"电话"进入打"光话"的时代。光纤通讯将为缓解"打电话难"作出新的贡献。到20世纪末和21世纪初,光纤通讯将成为信息社会的主要网络。在计量技术方面,光纤更显出了极大的优势。天文学家利用光纤的传光、传像、柔软、随意弯曲等特点,可用它改善天文观测仪器。光纤在医疗方面也有奇妙的用途,利用光学纤维镜,用很细很软的光导管,插入病人体内,可观测体内病变部分的情况。甚至可以插入心脏进行观察,而且病人不会有多在大的痛苦。此外,在钢铁工业上还可以制成光纤测温器。能及时测出钢水的温度。不但指导了生产,而且还可为国家节省购买一次性铂金测温仪的大量外汇。随着光纤技术的不断发展,光纤有着更广泛的应用前景。光纤会在更多的领域里为人类造福!
  张东柯从研究煤的燃烧到"半路出家"一跃为研究光纤的具国际一流水平的专家这个事实,说明了这样一个问题:一个人兴趣广泛,博览群书,见识广博,就更有可能及时把握契机,得到创造性的发现,获得重大的科技成果。在人类科技发展史上,许多杰出的科学家的经历,都说明了渊博的学识是事业成功的坚实基础。