书城科普改变世界的101个发明
14504400000017

第17章 通信史上的革命

1975年,美国亚特兰大的光纤通信系统实验获得成功。光纤通信用激光作光源,是有线通信。它利用两种玻璃在光学性质上的差异,以一种折射率高的玻璃纤维作芯子,另一种折射率低的玻璃作包皮,套制成光纤,让光沿两层玻璃界面连续反射前进,直至从另一端射出。

1854年,英国物理学家延德尔在实验中发现,把光照射到盛水的容器内,光线可沿着水传播,在水落地处留下光斑。这说明光在传播过程中路径发生了弯曲;光在水流与空气的界面上发生了全反射现象,不能射入空气,只能弯曲前进。延德尔的发现,使后来的电信科研人员很受启发:用光信号取代传统电信号,利用光的全反射原理把光限制在光纤中高效地传输出去。

1995年,英国科学家卡帕尼发明了用极细的玻璃制作光导纤维,成功地用于医学上的内窥镜。但因传输过程中信号损耗太大,不能在较长距离上有效地传送。1996年,英籍华裔科学家高锟提出纯化玻璃纤维,使传送信号衰减率小于20分贝/千米,利用光纤距离传输激光信号才有了可靠的理论支撑。

1970年,美国柯林玻璃公司经多年研究,首次研制成功衰减量小于20分贝/千米的光纤,一根光纤可以传输150万路电话和两万套电视。到1979年,光纤的光损耗率已低到0.2分贝/千米铺设实用商业通信光纤的时代到来了。

光纤通信实现了通信史上的一次大革命,应用极为广泛。1983年,美国贝尔实验室在美国东、西海岸铺设了长度分别为600千米和270千米的两条光纤通信主干线。此后,光纤通信系统在世界各国以空前速度发展起来,发达国家在较短时间里长途通信干信全部都使用了光纤。到1989年,全世界光缆长度猛增到64万千米。现在,光纤通信技术已广泛应用于通信、广播、电视、电力、医疗卫生、测量、宇航、自动控制等许多领域。

光纤通信频率极高,有很宽的频带,几乎可以把无限数量的通信调制到一根光纤的频率宽度之内,用作电话通信,可达100亿路。光纤通信耗损小,中继距离长,与微波沿着波导传输方式很相似,可以传送由声音或图象等形式信号转换成的数字信号,因此,可以传送多种形式的信息。

光纤成本很低,光导纤维用高纯度石英和导电塑料制成,不仅耐腐蚀、体积小、重量轻,而且材料价格低廉,1000克石英可拉出1000千米长的光纤,而生产同样的电缆要耗费500吨铜和2000吨铅。光纤还具有很强的保密性和抗干扰性。