光导玻璃纤维是一种能导光、传像的玻璃纤维,又称光学纤维,简称光纤。它具有传光效率高、信息传递量大、分辨率高、速度快、抗干扰、耐腐蚀、质量轻、可弯曲、保密性好、节省金属资源、成本低廉等一系列优点。现在的通信包括电子信息、电话等都使用光纤。光纤不仅用于市区电话,还用于跨国、跨洋的通信。
光通信纤维中的石英玻璃纤维,其化学成分是高纯度的二氧化硅(SiO2),将它熔融拉成直径几十微米的纤维,称为纤芯,纤芯折射率1.463-1.467。纤芯外包一直径约100微米、折射率较低的玻璃材料,包层折射率约为1.45。为了保护光纤,包层外还覆盖保护层。
二氧化硅内芯具有高折射率,包层为低折射率,使光在内芯和包层的界面上发生全反射。在内芯传导的光几乎全部被封闭在纤芯,经过无数次全反射而呈锯齿形向前传播。
光纤通信的兴起,其基础在化学科学的发展,制出高纯度的纤芯。大规模生产的普通玻璃,一般其中都含有少量过渡金属元素,如铁、锰等。这种玻璃呈浅蓝色,当将十几块玻璃板叠在一起,或从侧面断口观看,蓝色就非常明显地出现。这种普通玻璃透光距离只有几米。蓝色海洋中的海水,透光距离也只有百米量级。近二三十年来,化学家以其智慧,将石英玻璃纤维中的有害杂质清除得干干净净,制成光传输损耗极低的纤芯。
如今,石英光纤网络中光纤总长度已超过1×10(9次方)km,可环绕地球2.5万圈,并继续不断地增加。人们赞叹科学家们把沙子变成光纤,又从光纤建造成信息高速公路,发展起覆盖全球的电话和电视,还进一步实现远程医疗、远程教育、网上购物等将整个社会融合在一起的生活方式。
高锟,1933年出生于上海,他是光纤通信领域的先驱,20世纪60年代,光通信刚兴起之时,他就从事降低玻璃纤维的光损耗的研究,提出必须除去玻璃中的杂质,计算出光在高纯石英光纤中传输距离可以达到100km以上。激发了许多研究人员的信心和理念,促进实现超低损耗光纤的问世和光纤通信技术的实现,他为光纤技术的发展指明了正确的方向。2009年诺贝尔物理学奖授予为光通信建立功勋的三位科学家,其中一半奖金授予高锟,另一半由博伊尔(W.S.Boyle)和史密斯(G.E.Smith)分享。