光纖如何優化全球通信 - 南華早報 | 青年郵報
scmp
在當今這個高度互聯的世界裏，每一次電話、網站訪問或視頻下載都由比髮絲還細的光纖中疾馳的光束驅動。這些非凡的纖維以近乎瞬時的速度傳輸數據、語音和視頻信號。
這項科學突破構成了連接全球數十億人的現代網絡基礎設施的支柱。
光纖背後的科學原理
光纖技術利用光反射原理傳輸數據。信息被編碼成光脈衝，從光纖一端發出，通過纖芯傳輸至另一端。
光纖由具有較高折射率的玻璃或塑料纖芯構成，外部包裹着折射率較低的包層。
纖芯與包層折射率的差異決定了兩材料邊界處的臨界角。
光纖臨界角是指
光線停止折射（彎曲並穿過包層）而完全反射、彈回纖芯的臨界點。因此，當光線以大於材料臨界角的角度射向纖芯與包層邊界時，光線會反射回纖芯（見圖示）。
這種現象被稱為全內反射，使得光信號能以極低的損耗在光纖中傳輸極遠距離。
通信史上的里程碑
利用光傳輸信息的構想可追溯至百年前，但真正的突破發生在1960年代——這要歸功於在香港長大的高錕及其同事喬治·霍克漢姆的開創性研究。
在他們發現之前，銅纜和早期玻璃纖維曾被用於數據傳輸，但這些介質存在信號傳輸損耗的問題。
在1966年發表的論文中，高錕與霍克漢姆指出：傳輸過程中的信號損耗主要源於玻璃中的雜質。通過提出使用超純玻璃製造纖維，他們為低損耗光纖的發展鋪平了道路，使高速遠距離通信成為現實。
他們發現提純後的玻璃纖維能以極小損耗實現光信號的長距離傳輸。
高錕在英國標準電信實驗室工作時取得這一突破性發現。這項研究讓他榮獲2009年諾貝爾物理學獎，並被公認為"光纖之父"。
無限可能
光纖技術徹底改變了人類的通信連接方式。相較於銅纜和早期玻璃纖維，光纖能以更高速度傳輸更海量數據，且更不易受電磁干擾影響。
光纖擁有廣泛的應用領域。它們被用於電信行業實現全球高速數據傳輸，在醫療領域用於手術中的即時成像，還應用於飛機和汽車中，通過遙感技術向操作者預警問題。
隨着技術持續進步，其潛在應用不斷擴展，以無限可能改變行業並提升生活質量。
《青年郵報》已與香港科學館及香港太空館合作，鼓勵您探索科學。每月，這些博物館會解答關於我們周圍世界、宇宙及其他領域的問題。
要查看我們的內容，請關閉您的廣告攔截器點擊此處查看操作指南訂閲《青年郵報》教師通訊
獲取直接發送至郵箱的教師資訊更新
註冊即表示您同意我們的條款與條件及隱私政策評論