光纖通信的發明

07-28

光纖通信的發明

[日期：2012-01-26]

來源：作者：

[字體：大中小]

1870年，英國物理學家廷德爾在實驗中觀察到：把光照射到盛水的容器內，從出水口向外倒水時，光線也沿著水流傳播，出現彎曲現象，這好象不符合光只能直線傳播的定律。實際上，這時光仍是沿直線傳播，只不過在水流中出現了光反射現象，因而光是以折線方式前進的。

簡單地說，光纖通信也就是運用光反射原理，把光的全反射限制在光纖內部，用光的信號取代傳統通信方式中的電信號。

廷德爾觀察到的現象，直至1955年才得到實際應用。當時在英國倫敦帝國學院工作的卡帕尼博士，發明了用極細的玻璃製做光導纖維。每根細如髮絲的光導纖維是用兩種對光的折射率不同的玻璃製成，一種形成中央心束線，另一種包在心束線外面形成包層。由於兩種玻璃在光學性質上的差別，光線以一定角度從光導纖維的一端射入後，不會從纖維壁逸出，而是沿兩層玻璃的界面連續反射前進，從另一端射出。最初，這種光導纖維只是應用在醫學上，用來改進內窺鏡。當時使用的光纖，光損耗率非常大，為每公里幾千分貝，因而應用範圍受到限制。

1960年，在英國標準通信公司實驗室工作的英籍華裔科學家高昆博士和霍克姆博士指出：只要去除玻璃中的雜質，使其對光的吸收減到最小，就可以利用光導纖維進行遠距離光信息傳輸。並提出做光通信的光導纖維的衰減率須小於每公里20分貝。

1970年，美國柯林玻璃公司研製出第一根光損耗為每公里20分貝的低損耗光導纖維，拉開了光導纖維應用於光通信的序幕。柯林公司經多年努力，利用先進的技術，已能制出很純、很均勻的玻璃纖維，使進入光纖的光信號，在強度減半前可行進10多公里。

光導纖維的製造技術在迅速發展，光纖的光衰減率逐年降低。到1979年，1．5微米波長的最低光損耗率可達每公里0．2分貝。有了如此高質量的光導體，就可以減少對於價格昂貴的增幅器的需求。

光纖通信與目前通用的電氣通信相比有許多優越之處。光纖通信的通信容量比電氣通信大100倍，一根比頭髮絲還細的光纖可傳輸幾萬路電話或幾千路電視。製造光導纖維的原料是地球上取之不盡的石英，只要幾克石英就能制出一公里長的光纖。因而用光纖代替普通金屬導線可以節約大量寶貴的有色金屬銅和鉛。光纖的重量很輕，8根光纖做成的光纜，每公里僅重約60公斤，而同樣數量的普通電纜則有4噸重。光導纖維的傳輸損耗低，因此中繼站距離長。一般同軸電纜通信，每隔1．5公里就要設一個中繼站；而光纖通信的中繼站，距離可超出10公里。這就意味著採用光纖通信系統的投資可大大降低。另外，光纖通信還具有抗干擾、無污染、保密性強等優點。

光纖通信確是一種理想的通信手段。自1977年5月，美國電報電話公司在芝加哥市內兩個電話局間開通了世界上第一條光纖通信線路以來，世界上已有很多國家開始及發展光纖通信，美、日、莢、法等8國已宣布，今後敷設長途通信幹線不再使用電纜而改用光纜了。

中國的光纖通信事業起步雖晚，但發展很快。自1978年，在上海鋪設了第一條長1．8公里可傳送120路電話的光纖通信線路後，很多大城市也積極地開展了這項工程建設。目前，中國最長的一條大容量光纜幹線通信工程在京、津、濟、寧之間建成，這條幹線全長1484公里，可容納12 000條話路，並實現與滬寧和東南沿海光纜通信工程連接，大大改善中國東部沿海地區的通信條件。