光纤通信：连接世界的光速革命

在当今这个信息高速流通的时代，光纤技术已经成为连接世界各地人们的重要纽带。无论是深夜的甜言蜜语，还是世界各地的生活瞬间，光纤都能以光速将这些信息传递到我们的设备上。光纤，全称“光导纤维”，是实现这一奇迹的关键技术。

光纤技术的诞生与挑战

过去，远距离传输信号主要依赖铜轴电缆或无线电，这些传统方式存在信号衰减快、易受电磁干扰、传输距离有限等问题。而光纤技术的出现，为解决这些问题提供了新的方案。

光纤，简单来说，就是一根极细的玻璃丝。科学家们发现，当光以特定角度从折射率大的介质射向折射率小的介质时，会发生“全反射”现象，光被完全反射回原介质。通过调整光波的参数，信息便能在这种介质中传输。

然而，光在普通玻璃中的传输损耗很大，20米后衰减至仅剩1%，这使得人们一度认为使用光和玻璃丝进行远距离信息传输是不可能的。

高锟的突破与光纤技术的飞速发展

著名华裔物理学家高锟通过大量研究，发现光在玻璃中传播衰减快的主要原因是玻璃中的杂质。他提出，使用高纯度二氧化硅制作的玻璃可以显著降低光的衰减幅度。1966年，高锟发表了论文《光频率介质纤维表面波导》，向世界介绍了他的研究成果。

尽管最初遭到质疑，高锟并未放弃，他积极推广自己的理论。四年后，康宁公司根据高锟的理论成功制作出了衰减幅度与铜缆相当的光纤。此后，光纤技术迅速发展，新一代光纤具有更低的衰减、更长的传输距离、更大的带宽和更细的直径，生产成本也大幅降低。

光纤通信的全球普及与未来展望

20世纪80年代，光纤通信技术开始在全球范围内替代传统的铜轴电缆。1976年，世界第一条民用光纤通信线路开通，标志着人类通信进入了“光速时代”。同年，中国第一根实用化光纤在武汉邮电科学研究院诞生，极大地缩短了中国与西方发达国家在光通信领域的差距。

2009年，高锟因其在光纤通信领域的杰出贡献被授予诺贝尔物理学奖，尽管当时他已罹患阿尔茨海默症，但他在颁奖仪式上的笑容灿烂，展现了科学家的荣耀。

2019年，中国科研人员在国内首次实现了1.06P/S超大容量波分复用及空分复用的光传输系统实验，这一技术突破意味着一根光纤上可实现近300亿人同时通话，展现了光纤通信技术的巨大潜力。

光纤通信技术的发展历程，是一段从理论到实践，从挑战到突破的光辉历程。高锟的远见和坚持，以及全球科研人员的不懈努力，共同推动了光纤通信技术的飞速发展。今天，当我们享受光速般的信息传输时，不妨回顾这段历史，感受科技进步的力量。

参考资料：

https://en.wikipedia.org/wiki/Dioptrique

https://en.wikipedia.org/wiki/Total_internal_reflection#Discovery

https://en.wikipedia.org/wiki/Optical_fiber#Total_internal_reflection

https://pansci.asia/archives/128837

https://en.wikipedia.org/wiki/Charles_K._Kao

http://scitech.people.com.cn/n1/2019/1003/c1007-31383885.html

作者：胡桃夹子科普创作团队

审核：孙轶飞河北医科大学医学教育史研究室主任

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