黄李容 李奇云 资翔宇 单遥依

摘   要：光导纤维广泛应用在生活中的通信、军事、医疗等多个领域，是人们日常生活中不可缺少的一种技术。但是，光纤通信的过程却不是人们可以直接观测到的，并且很难用语言进行描述和解释。设计和制作光纤通信演示仪，能够清晰地向学生展示光纤通信的全反射原理，从视觉和听觉的角度让学生深刻感受信息传递的过程。该教具还能向学生展现物理之美、科学之美、简约之美。

关键词：光纤通信;光的全反射;信号转换

中图分类号：G633.7 文献标识码：A     文章编号：1003-6148（2021）5-0052-3

光导纤维是一种由玻璃或塑料制成的纤维，作为光传导工具，具有传输速度快、容量大、传输距离远等特点，是现代通信的主要支柱之一[1]。在人教版高中物理选修3-4第十三章第二节《全反射》[2]内容中，教材花了不少篇幅来介绍光纤通信，但文字描述无法通过感官刺激让学生留下深刻印象，教材上的演示实验也只是凸显全反射原理，不能形象展示光纤传递信息的过程。因此，学生存在认知困难：觉得光纤距离我们遥远、原理复杂、结构也不是很明确。基于以上问题，笔者设计开发了教具——光纤通信演示仪。

1    光纤通信演示仪设计依据与原理

1.1    信号处理

从音频设备输出的音频信号为电壓信号，其每时刻幅值对应音频压强。取决于设备厂商不同，该信号一般由交流信号分量和直流信号分量组成。直流分量一般为0～5 V，交流分量最大值一般不超过1.2 V。而半导体激光器的电压耐受值一般只有2 V左右，为保护激光器需要对信号进行处理。……