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神奇的“玻璃丝”

2023-09-21本刊综合

发明与创新·中学生 2023年9期

本刊综合

从“楼上楼下,电灯电话”到智能手机的普及,从2G、3G到4G网络的迭代升级,再到如今5G时代的万物互联,……速度大幅度提升的带宽、各种终端的互联、传媒介质的升级,改变着人们的生活方式,人类文明的进程开始与网络相伴相随。这些功能的实现离不开光通信技术的发展。

何为光通信技术?它又是如何发展而来的呢?

“走弯路”的光

光通信是一切利用光作为载体传送信息的通信方式的总称。无论是烽火台、远距离观测的望远镜,还是交通信号灯,都是光通信的不同表现形式。虽然这些都不是真正意义上的光通信,但人类从未停止寻找理想的光传输介质。

1870年的一天,英国物理学家廷德尔在实验中观察到一个现象:照入盛水容器中的光竟会沿着出水口往外倒水时的水流出现弯曲。这似乎与光只能直线传播的定律不符,难道光也可以“走弯路”?事实上,这时的光线仍沿直线传播,只是在水流中出现了光反射现象。

然而,廷德尔的这一发现直至1955年才开始被实际应用。当时在英国伦敦英国学院工作的卡帕尼博士发明了用两种细如发丝,且对光有着不同折射率的玻璃制成的光导纤维,简称“光纤”。由于这种光纤衰减损耗大,传送距离短,起初只应用于医学上,但科学家也因此看到了光通信的曙光。

性能上的突破

1959年,美国物理学家梅曼发明了世界第一台激光器,人类从此进入激光时代。但当时最好的光纤的衰减损耗仍在1000分贝/千米,要想将光纤应用于通信,还需在激光器和光纤的性能上取得突破。

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