光纤艺术图。图片物理学家组织网

◎本报记者 刘 霞

生活在一个没有互联网、电子邮件、流媒体服务或社交媒体的世界，用旋转拨号电话或写信的方式和远方的人沟通，为了买各种东西，必须开车去商店……澳大利亚《对话》网站日前报道指出，这就是光纤没有面世时，人们身处的世界。

光纤始于20世纪60年代的物理实验，如今已成为互联网的“骨架”。它让现代通信与传感成为可能，重塑信息在全球的流转以及人与人之间的联结。从革新全球通信网络，到支撑云计算、人工智能、物联网等新兴范式，60年来，光纤领域的创新从未止步。

简单结构承载海量信息

光纤是极细的玻璃丝，用来约束并传输光线。光所承载的信息，正是人们日常交流、观影、购物的依托。

为远距离传输光信号，光纤必须如明镜般澄澈。光沿纤维传播之际，部分光线会因玻璃分子散射而损耗。在现代光纤中，此类损耗已微乎其微，光可穿行数百英里，依然清晰可辨。

光纤结构简单，由三层同心圆柱结构组成：内层为高纯度石英玻璃（或塑料）制成的纤芯，折射率最高，是光信号传输的主要通道；中层为包层，材质与纤芯相似但掺杂不同，折射率较低，利用折射率差异实现光的全内反射；外层为涂覆层，通常为环氧树脂或丙烯酸酯，不参与光传输，主要起机械保护与防潮之效。

而提到光纤，就不得不提125微米这个数字。国际电信联盟等权威机构明确规定，通信光纤直径为125微米（误差不超过1微米），以确保全球设备、连接器与熔接设备的兼容。125微米直径，既易于拉丝工艺中稳定生产，又兼顾机械强度与柔韧，便于光信号在纤芯中全反射传输，且与标准连接器适配。

取代铜线升级全球通信

光纤于上世纪60年代始受瞩目。当时，物理学家纳林德·辛格·卡帕尼发表开创性文章，展示光若射入玻璃纤维一端，则会从另一端完整而出。道理虽简单，却为光通信奠定了基石，预示了一个数据传输超乎想象的未来。

1966年，工程师乔治·霍克汉姆与高锟开展实验，以探索不同材料及导光结构的透明度。他们断定，如果玻璃足够纯净，光纤可以将光传递到数公里之外。

研制更透明光纤的竞赛自此打响发令枪。1970年，康宁公司科学家以化学气相沉积法，造出极透明的光纤。在此类光纤与更成熟的激光脉冲技术的加持下，长距离光学通信应运而生。

此后数十载，光纤由奇妙的实验室实验，蜕变为不可或缺的基础设施。铜线曾是数据传输的“桥梁”，但光纤因更低衰减、更高带宽、更低延迟的优势，后来者居上，渐次取代铜线，尤以长途与海底电缆为甚。这一转变使全球通信更高效，也更经济。

近年来，塑料光纤引发广泛关注。相较于玻璃纤维，塑料光纤制造成本更低，却同样胜任高速数据传输，尤适用于数据量庞大的地方，如AI训练设施与大型数据中心。

自1970年至今，光纤透明度提升逾百倍，网络得以联通世界。因在光纤领域取得开创性成就，高锟荣膺2009年诺贝尔物理学奖。

信息纽带联结现代生活

光纤跨越长距离承载海量信息，主要用于电信领域的高速数据传输，是移动网络的支柱，支撑5G技术与物联网日益增长的需求，连接从家庭到城市的一切。自1970年代以来，全球已制造了数十亿公里长的光纤用于通信。

除了在通信领域稳居主角外，光纤在传感、医疗、制造和国防等诸多领域也至关重要。

据国际光学委员会网站报道，航空航天与国防行业正经历一场真正的科技变革，军方对安全、高速且坚固通信的需求与日俱增，对下一代光纤的需求也水涨船高。专家预测，市场规模将从2024年的60亿美元跃至2034年的158亿美元。光纤系统正以更优性能、更高效率和更严格的安全保障，改变雷达、卫星、无人系统乃至电子战的格局。

在医疗领域，光纤可用作体内成像与激光治疗的导管，将光线精准送达所需之处，显著提升医学影像与操作精度。内窥镜通过柔性玻璃纤维将光线直送人体内，医生可借内窥镜等设备进行复杂诊断。通过单模与多模光纤，医生更方便使用激光治疗与微创技术。

光纤也可用作地质事件（如地震）的传感器，以及桥梁、道路、建筑物的监测器。光纤还被用作激光器内的光源，这种光纤激光器在加工、制造、国防和安全等领域广泛应用。

此外，在生活和娱乐领域，光纤支持高清视频流媒体，全面提升人们的视听体验。在人工智能、云计算与沉浸式媒体领域，光纤不断提升高速、低延迟数据传输的标准。

未来光纤将继续成为推动技术进步的核心力量，其以纤细透明之姿，承载全球对话与联结。光纤60年的成长经历也告诉人们：材料科学与大胆理念相结合，足以重塑全球传播格局。

编辑：申久燕