索鴻英

早在13世紀(jì)，古希臘和威尼斯的工匠們在吹制玻璃器皿時，就發(fā)現(xiàn)了光沿著玻璃管傳播的現(xiàn)象，但未能引起人們的重視.直到19世紀(jì)電通訊的文明使人們大開眼界的時候，人們才開始思考能不能利用光進行通訊呢？這是一個既古老又新鮮的問題.講古老，是因為人們利用光傳遞信息早已有之，古代的烽火臺，河流上的航標(biāo)燈，船艦的旗語，日常人們的手勢語等都是在利用光交流信息.講新鮮，是上述各項光通訊都是在人的視力范圍內(nèi)進行的，能不能利用光像電波那樣遠距離傳播信息呢？這的確是吸引人的新課題.

1872年，在英國皇家學(xué)會大廳內(nèi)，著名英國物理學(xué)家丁達爾做了一個有趣的實驗：在一個盛滿水的容器側(cè)壁鉆一個小孔，水從小孔噴射到地上，這時在容器上面放一盞燈，結(jié)果有部分光線會隨著水流從小孔流出，沿水流射到地面，在地面上形成光斑.丁達爾的實驗再現(xiàn)了古希臘和威尼斯工匠們看到的現(xiàn)象，它深刻地啟示人們：光可以在同種媒質(zhì)內(nèi)沿曲線傳播．這與電荷沿彎曲導(dǎo)線傳播不是非常類似嗎？1880年，電話發(fā)明家貝爾研制利用光波作為載體的光電話成功，但是傳播距離只有213 ｍ，不能滿足實際需要.

為什么光電話傳不遠？這是因為光在傳輸中損耗太快.例如在透明度最好的光學(xué)玻璃中，光傳播１ ０００ ｍ后，就會減弱到原來的1/100，所以光衰減是個大難題.1966年，生于上海的英籍華人科學(xué)家高錕博士，根據(jù)無線電的波導(dǎo)通信原理，首次論證了利用光纖可以長距離傳輸光波的概念，提出了降低光纖傳輸損耗的途徑和方法.這是光纖通信理論的重大突破.所謂光纖，就是用某種透明物質(zhì)制成細線構(gòu)成纜芯，外面再加包層，一般包層物質(zhì)折射率小于纜芯物質(zhì)的折射率，這樣光從纜芯射向包層界面時，在一定條件下光就會從界面完全反射回纜芯，沿著纜芯傳播.1970年，英國康寧玻璃公司馬勒博士，根據(jù)高錕理論，用石英玻璃制成了世界上第一根符合通信要求的光導(dǎo)纖維.從此光纖通信開始了突飛猛進的發(fā)展.人們稱高錕博士為“光纖之父”，這是我們炎黃子孫對人類文明的又一卓越貢獻.

光纖通信最誘人的地方是它有巨大的通信容量.所謂通信容量，是指對于同一系統(tǒng)，能同時進行多少個不同的通信活動.一根比頭發(fā)絲還細的光纖，可以傳輸幾萬路電話或幾千路電視.一般光通信的容量要比電通信大10億倍.光纖能以高于銅纜１ ０００倍的速率傳送高清晰度的圖像和數(shù)據(jù)，一對玻璃光纖可以在１ ｍｉｎ內(nèi)傳輸全套大英百科全書的內(nèi)容.所以人們稱光纖是信息高速公路，還有人稱它是信息社會的神經(jīng).

光纖通信不僅容量大，而且保密性好.信息不會泄露，不會相互干擾，也不會受到外界強磁場或電場的影響.它的經(jīng)濟效益也是驚人的.光纖的主要材料是極普通的石英，幾克石英就可以制造１ ０００ ｍ長的光導(dǎo)纖維.一條八根光纖組成的１ ０００ ｍ長的光纜，取代同樣長度的電纜，就能節(jié)約鉛3．7 t，銅1．1 t.

隨著集成光路技術(shù)的迅速發(fā)展，人們可以直接把聲音轉(zhuǎn)換成光信號，通過掃描，可以直接把圖像轉(zhuǎn)變成光信號，一并傳輸出去，實現(xiàn)全光通信.美國從1994年開始利用光纖建立全國“信息高速公路”，迎接信息多媒體時代的到來，引發(fā)了一場深刻的信息革命.自1978年在上海建成第一條光纖通信實驗線路，我國目前已經(jīng)建成30多條光纖通信線路.我國建成了從北京到廣州再延伸到南寧、?？冢v貫?zāi)媳蓖緩?個省會，22個地市的京漢廣通信光纜，全長4 700 ｋｍ，名列世界前茅.我國航天通信傳輸也廣泛采用光纜系統(tǒng)，取得了容量大，傳輸暢通，圖像清晰，色彩逼真的效果.上海工程技術(shù)人員研制成功MG—１型海纜埋設(shè)系統(tǒng)，順利完成了中日海底通信光纜中國一側(cè)90 ｋｍ光纜埋設(shè)任務(wù)，達到世界先進水平，打破了國外壟斷地位.如今光纜寬帶網(wǎng)已經(jīng)廣泛進入政府、學(xué)校、企業(yè)、軍隊、社區(qū)和家庭，真正發(fā)揮著信息高速公路的作用.未來幾年我國計劃建成32 000 ｋｍ光纜干線，形成以光纜為骨干的現(xiàn)代化通信網(wǎng)絡(luò)，要逐步成為信息技術(shù)強國.

責(zé)任編輯 蔡華杰