单根光纤能传的带宽，远远超-过-任-何一路信号实际需要的速率。这个差距有多大？一路高速信号占掉的频率，只相当于光纤可用范围里很小的一段。剩下的部分如果空着，等于花了一根光纤的钱只用了一小块。于是有了复用：把多路信号同时放进同一根光纤，到了对端再分开。按什么维度分，决定了整套设备的做法。一、为什么要在一根光纤里塞很多路最直接的原因是成本。铺设光缆的费用主要不在光纤本身，而在施工——挖沟、穿管、立杆。多铺一根，成本几乎是线性增加的。既然一根光纤的容量远没用满，那么在现有光纤上想办...

中红外光纤是工作波长覆盖中红外波段的光导纤维，通常指在2–20μm范围内实现光信号传输、能量输送或光谱探测的特种光纤。该波段覆盖多种分子的基频振动吸收峰，被称为“分子指纹区”，在气体传感、环境监测、医学诊断、激光医疗、自由空间通信和精密光谱学等领域具有重要价值。与传统石英光纤相比，它能够突破2μm以上波段的高损耗限制，为中红外激光与光谱系统提供柔性、紧凑且可集成的传输通道。一、材料体系决定工作波段与传输性能中红外光纤的核心差异来自材料体系。氟化物光纤以ZBLAN、InF₃等为...

车间里要判断一个零件合不合格，最-传-统的办法是卡尺。但卡尺要接触、要人操作、速度慢，而且软的、薄的、怕划伤的工件根本没法量。于是有了另一条路：用光去量。用光量尺寸的核心优势是非接触——不接触就不会划伤工件，也不会让工件变形。同时它快，可以配合流水线做全检。但它也有自己的难处：光看不见「绝对长度」，一切都要先标定。还要区分两个常被混用的概念：分辨率与精度。分辨率是能分辨的最小变化，精度是与真值的偏差，后者通常为前者的数倍。规格书上标的高分辨率，并不等于能测到同样高的精度——这...

相机做的事，说到底是三件：把光收拢到一个面上、让它照上一段时间、把落下的光读成数字。分别对应镜头、快门与传感器。这三件各自都有取舍，而大部分关于画质的争论，其实都能追溯到这三个环节。理解它们的关系，比记住型号参数有用得多。这里还有一个容易混淆的量：焦距。它决定的是成像的大小比例，而不是能收拢多少光——这两件事分别由焦距和口径决定，把它们混为一谈是选购镜头时最常见的误解。同一支镜头，焦距固定，收光能力由口径决定。一、镜头做的事：把散开的光收拢景物上每一点都在朝各个方向反射光。若...

光路搭好之后，绝大多数时间其实花在调整上：把透镜挪到光轴中心、把反射镜的角度对准、把探测器移到焦点上。这些事靠手推很难做准，于是有了位移台——它的作用就是把「挪一点点」这件事变成可控、可重复的操作。看起来简单，但选起来并不容易：行程、分辨率、精度、负载这几个量互相牵制，而规格书上最醒目的那个数字往往不是最要紧的。一、一个台能往几个方向动最基本的自由度是三个平移方向：X平移（左右）最常见，通常单独成台；Y平移（前后）与X叠在一起构成二维台；Z平移（上下）常用于调焦与高度对齐。图...

许多测量要处理的是一个很弱的直流光信号：光一直照着，探测器给出一个稳定的读数。这种接法简单，但有个麻烦——读数的缓慢漂移与低频噪声，和信号本身处在同一个频段，分不开。常见的解决办法是人为把光切断：让它交替地通与断，信号就从直流变成了交流，被挪到另一个频率上去。这一步叫调制，做这件事的器件叫斩波器。一、把直流信号变成交流，是为了躲开什么噪声随频率的分布并不均匀：低频段噪声随频率降低而升高，中高频段则基本平坦。直流信号恰好落在噪声最大的那一头，而光源强度漂移、电路零点漂移也都是缓...

把东西放大并不难，难的是放大之后还能看清细节。这两个目标并不总是一致——把一张模糊的照片拉大，只会得到一张更大的模糊照片。显微镜的设计，很大程度上就是在与这个矛盾打交道。它的成像分两步：物镜先把样品的细微结构分辨出来，形成一个中间像，再由目镜或相机把这个像放大。决定「能看多细」的是前一步，决定「看起来多大」的是后一步，两者的关键指标并不相同。一、放大倍数大，不等于看得更清设想样品上有两个靠得很近的点。如果物镜分辨能力不足，这两个点在中间像上就已经糊成了一个斑，后面无论怎么放大...

测电场最常见的办法是插一根金属探头进去，把感应到的电压引出来读数。这在低频、场形简单的场合很好用。但在高频、近场、或者空间很小的场合，探头一放进去，被测的场就变了——测到的已经不是原来那个场。电光测量提供的是另一条路：把一片晶体放进被测区域，让一束光穿过去，用光把场的信息带出来。整条通路里没有金属，被测场因此几乎不受影响。一、金属探头的问题：测的过程本身会改变被测对象金属是导体。把它放进电场，电荷会在表面重新分布，原本均匀的场线会被吸引、集中、扭曲。探头尺寸与波长可比时，这种...