【行業前沿】六十載跨越：從“一根線”到“一張網”

生活在一個沒有互聯網、電子郵件、流媒體服務或社交媒體的世界，用旋轉撥號電話或寫信的方式和遠方的人溝通，為了買各種東西，必須開車去商店……澳大利亞《對話》網站日前報道指出，這就是光纖沒有面世時，人們身處的世界。

光纖始于20世紀60年代的物理實驗，如今已成為互聯網的“骨架”。它讓現代通信與傳感成為可能，重塑信息在全球的流轉以及人與人之間的聯結。從革新全球通信網絡，到支撐云計算、人工智能、物聯網等新興范式，60年來，光纖領域的創新從未止步。

簡單結構承載海量信息

光纖是極細的玻璃絲，用來約束并傳輸光線。光所承載的信息，正是人們日常交流、觀影、購物的依托。

為遠距離傳輸光信號，光纖必須如明鏡般澄澈。光沿纖維傳播之際，部分光線會因玻璃分子散射而損耗。在現代光纖中，此類損耗已微乎其微，光可穿行數百英里，依然清晰可辨。

光纖結構簡單，由三層同心圓柱結構組成：內層為高純度石英玻璃（或塑料）制成的纖芯，折射率最高，是光信號傳輸的主要通道；中層為包層，材質與纖芯相似但摻雜不同，折射率較低，利用折射率差異實現光的全內反射；外層為涂覆層，通常為環氧樹脂或丙烯酸酯，不參與光傳輸，主要起機械保護與防潮之效。

而提到光纖，就不得不提125微米這個數字。國際電信聯盟等權威機構明確規定，通信光纖直徑為125微米（誤差不超過1微米），以確保全球設備、連接器與熔接設備的兼容。125微米直徑，既易于拉絲工藝中穩定生產，又兼顧機械強度與柔韌，便于光信號在纖芯中全反射傳輸，且與標準連接器適配。

取代銅線升級全球通信

光纖于上世紀60年代始受矚目。當時，物理學家納林德·辛格·卡帕尼發表開創性文章，展示光若射入玻璃纖維一端，則會從另一端完整而出。道理雖簡單，卻為光通信奠定了基石，預示了一個數據傳輸超乎想象的未來。

1966年，工程師喬治·霍克漢姆與高錕開展實驗，以探索不同材料及導光結構的透明度。他們斷定，如果玻璃足夠純凈，光纖可以將光傳遞到數公里之外。

研制更透明光纖的競賽自此打響發令槍。1970年，康寧公司科學家以化學氣相沉積法，造出極透明的光纖。在此類光纖與更成熟的激光脈沖技術的加持下，長距離光學通信應運而生。

此后數十載，光纖由奇妙的實驗室實驗，蛻變為不可或缺的基礎設施。銅線曾是數據傳輸的“橋梁”，但光纖因更低衰減、更高帶寬、更低延遲的優勢，后來者居上，漸次取代銅線，尤以長途與海底電纜為甚。這一轉變使全球通信更高效，也更經濟。

近年來，塑料光纖引發廣泛關注。相較于玻璃纖維，塑料光纖制造成本更低，卻同樣勝任高速數據傳輸，尤適用于數據量龐大的地方，如AI訓練設施與大型數據中心。

自1970年至今，光纖透明度提升逾百倍，網絡得以聯通世界。因在光纖領域取得開創性成就，高錕榮膺2009年諾貝爾物理學獎。

信息紐帶聯結現代生活

光纖跨越長距離承載海量信息，主要用于電信領域的高速數據傳輸，是移動網絡的支柱，支撐5G技術與物聯網日益增長的需求，連接從家庭到城市的一切。自1970年代以來，全球已制造了數十億公里長的光纖用于通信。

除了在通信領域穩居主角外，光纖在傳感、醫療、制造和國防等諸多領域也至關重要。

據國際光學委員會網站報道，航空航天與國防行業正經歷一場真正的科技變革，軍方對安全、高速且堅固通信的需求與日俱增，對下一代光纖的需求也水漲船高。專家預測，市場規模將從2024年的60億美元躍至2034年的158億美元。光纖系統正以更優性能、更高效率和更嚴格的安全保障，改變雷達、衛星、無人系統乃至電子戰的格局。

在醫療領域，光纖可用作體內成像與激光治療的導管，將光線精準送達所需之處，顯著提升醫學影像與操作精度。內窺鏡通過柔性玻璃纖維將光線直送人體內，醫生可借內窺鏡等設備進行復雜診斷。通過單模與多模光纖，醫生更方便使用激光治療與微創技術。

光纖也可用作地質事件（如地震）的傳感器，以及橋梁、道路、建筑物的監測器。光纖還被用作激光器內的光源，這種光纖激光器在加工、制造、國防和安全等領域廣泛應用。

此外，在生活和娛樂領域，光纖支持高清視頻流媒體，全面提升人們的視聽體驗。在人工智能、云計算與沉浸式媒體領域，光纖不斷提升高速、低延遲數據傳輸的標準。

未來光纖將繼續成為推動技術進步的核心力量，其以纖細透明之姿，承載全球對話與聯結。光纖60年的成長經歷也告訴人們：材料科學與大膽理念相結合，足以重塑全球傳播格局。