信息社会的神经——光纤

索鸿英

早在13世纪，古希腊和威尼斯的工匠们在吹制玻璃器皿时，就发现了光沿着玻璃管传播的现象，但未能引起人们的重视.直到19世纪电通讯的文明使人们大开眼界的时候，人们才开始思考能不能利用光进行通讯呢？这是一个既古老又新鲜的问题.讲古老，是因为人们利用光传递信息早已有之，古代的烽火台，河流上的航标灯，船舰的旗语，日常人们的手势语等都是在利用光交流信息.讲新鲜，是上述各项光通讯都是在人的视力范围内进行的，能不能利用光像电波那样远距离传播信息呢？这的确是吸引人的新课题.

1872年，在英国皇家学会大厅内，著名英国物理学家丁达尔做了一个有趣的实验：在一个盛满水的容器侧壁钻一个小孔，水从小孔喷射到地上，这时在容器上面放一盏灯，结果有部分光线会随着水流从小孔流出，沿水流射到地面，在地面上形成光斑.丁达尔的实验再现了古希腊和威尼斯工匠们看到的现象，它深刻地启示人们：光可以在同种媒质内沿曲线传播．这与电荷沿弯曲导线传播不是非常类似吗？1880年，电话发明家贝尔研制利用光波作为载体的光电话成功，但是传播距离只有213 ｍ，不能满足实际需要.

为什么光电话传不远？这是因为光在传输中损耗太快.例如在透明度最好的光学玻璃中，光传播１ ０００ ｍ后，就会减弱到原来的1/100，所以光衰减是个大难题.1966年，生于上海的英籍华人科学家高锟博士，根据无线电的波导通信原理，首次论证了利用光纤可以长距离传输光波的概念，提出了降低光纤传输损耗的途径和方法.这是光纤通信理论的重大突破.所谓光纤，就是用某种透明物质制成细线构成缆芯，外面再加包层，一般包层物质折射率小于缆芯物质的折射率，这样光从缆芯射向包层界面时，在一定条件下光就会从界面完全反射回缆芯，沿着缆芯传播.1970年，英国康宁玻璃公司马勒博士，根据高锟理论，用石英玻璃制成了世界上第一根符合通信要求的光导纤维.从此光纤通信开始了突飞猛进的发展.人们称高锟博士为“光纤之父”，这是我们炎黄子孙对人类文明的又一卓越贡献.

光纤通信最诱人的地方是它有巨大的通信容量.所谓通信容量，是指对于同一系统，能同时进行多少个不同的通信活动.一根比头发丝还细的光纤，可以传输几万路电话或几千路电视.一般光通信的容量要比电通信大10亿倍.光纤能以高于铜缆１ ０００倍的速率传送高清晰度的图像和数据，一对玻璃光纤可以在１ ｍｉｎ内传输全套大英百科全书的内容.所以人们称光纤是信息高速公路，还有人称它是信息社会的神经.

光纤通信不仅容量大，而且保密性好.信息不会泄露，不会相互干扰，也不会受到外界强磁场或电场的影响.它的经济效益也是惊人的.光纤的主要材料是极普通的石英，几克石英就可以制造１ ０００ ｍ长的光导纤维.一条八根光纤组成的１ ０００ ｍ长的光缆，取代同样长度的电缆，就能节约铅3．7 t，铜1．1 t.

随着集成光路技术的迅速发展，人们可以直接把声音转换成光信号，通过扫描，可以直接把图像转变成光信号，一并传输出去，实现全光通信.美国从1994年开始利用光纤建立全国“信息高速公路”，迎接信息多媒体时代的到来，引发了一场深刻的信息革命.自1978年在上海建成第一条光纤通信实验线路，我国目前已经建成30多条光纤通信线路.我国建成了从北京到广州再延伸到南宁、海口，纵贯南北途径8个省会，22个地市的京汉广通信光缆，全长4 700 ｋｍ，名列世界前茅.我国航天通信传输也广泛采用光缆系统，取得了容量大，传输畅通，图像清晰，色彩逼真的效果.上海工程技术人员研制成功MG—１型海缆埋设系统，顺利完成了中日海底通信光缆中国一侧90 ｋｍ光缆埋设任务，达到世界先进水平，打破了国外垄断地位.如今光缆宽带网已经广泛进入政府、学校、企业、军队、社区和家庭，真正发挥着信息高速公路的作用.未来几年我国计划建成32 000 ｋｍ光缆干线，形成以光缆为骨干的现代化通信网络，要逐步成为信息技术强国.

责任编辑 蔡华杰