一根像頭發(fā)絲一樣細(xì)的光纖改變了什么？說(shuō)它改變了世界，一點(diǎn)也不為過(guò)。

還記得老式的電腦傳輸嗎？你下載一首歌可能需要3分鐘，一部電影可能需要兩小時(shí)，那時(shí)候叫做“撥號(hào)上網(wǎng)”；后來(lái)銅纜出現(xiàn)了，直接成為時(shí)代信號(hào)傳輸主力，讓你的上網(wǎng)網(wǎng)速提升了好幾倍。

眼看跟隊(duì)友玩一局有希望了，結(jié)果卻經(jīng)常給你來(lái)一個(gè)“ERROR”或者“404”，這是因?yàn)殂~纜太容易受干擾，信號(hào)走的路越長(zhǎng)，體力消耗的越嚴(yán)重，等傳到你這兒已經(jīng)累趴了。

直到光纖電纜的出現(xiàn)，才讓你的王者、英雄聯(lián)盟等系列游戲滿血復(fù)活，那叫一個(gè)暢快，聽(tīng)說(shuō)全世界之所以能聯(lián)網(wǎng)，是有無(wú)數(shù)光纖埋在了各大洋的海底，只要沒(méi)有鯊魚(yú)在海底無(wú)聊啃光纜的話，你的游戲信號(hào)一般都很穩(wěn)定。

所以，光纖確實(shí)讓整個(gè)世界的發(fā)展變“快”了，是個(gè)改變世界的料，那么光纖究竟是什么？

什么是光纖？

先來(lái)說(shuō)說(shuō)理論概念，光纖叫做“光導(dǎo)纖維”，顧名思義就是導(dǎo)出光的纖維，是一種介質(zhì)光波導(dǎo)，以前的銅纜是通過(guò)銅線傳輸電，現(xiàn)在是通過(guò)光纖傳輸光，光在光纖里通過(guò)無(wú)數(shù)次折射，最終走到了光纖的尾部，毫發(fā)無(wú)損地透出來(lái)，達(dá)到了穩(wěn)定傳輸信號(hào)的目的。

光纖的發(fā)展歷史可以追溯到1841年，有一個(gè)叫丹尼爾·克拉頓的人，發(fā)現(xiàn)光可以通過(guò)彎曲的水流來(lái)傳導(dǎo)，但這哥們并沒(méi)有基于這一發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步發(fā)明什么。

過(guò)了85年，另一個(gè)哥兒們J.C.BAIrd聰明了，說(shuō)既然光能在透明物體里傳輸，那就用石英制造一個(gè)光纖，還申請(qǐng)了專利；短短四年，德國(guó)的拉姆就把光纖束用在了消化內(nèi)鏡中，用來(lái)傳輸光學(xué)圖像。

后面隨著科學(xué)的進(jìn)步，光纖就越來(lái)越成熟了，又給光纖涂保護(hù)層，又是拉絲套管，各種改進(jìn)之下，美國(guó)的一家公司終于在1970年造出了第一根低損光纖，緊隨其后，光纖通信線路就出現(xiàn)了，并逐漸實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化。

我國(guó)1976年自主研發(fā)了第一根光纖，1979年9月，我國(guó)在上海北京等地開(kāi)始試驗(yàn)光纜通信系統(tǒng)，建成了第一批市內(nèi)電話中繼線路，這標(biāo)志著光纖應(yīng)用在中國(guó)正式起步。

兩年之后，中國(guó)武漢開(kāi)通了第一條實(shí)用光纖通信線路，中國(guó)光纖從此走出試驗(yàn)走進(jìn)實(shí)戰(zhàn)；1986年至2000年，我國(guó)通過(guò)科技攻關(guān)，建設(shè)了“八縱八橫”通信光纜，從此光纖通信干線網(wǎng)在全國(guó)范圍內(nèi)覆蓋成功。

2009年，國(guó)家推動(dòng)“光進(jìn)銅退”計(jì)劃，旨在實(shí)現(xiàn)“光纖到戶”；2022年我國(guó)光纖用戶已經(jīng)達(dá)到了94.3%，基本實(shí)現(xiàn)行政村光寬帶全覆蓋。

無(wú)論是在中國(guó)還是世界，光纖的發(fā)明給人類的生活帶來(lái)了“速與質(zhì)”的雙提升，那么這根細(xì)如發(fā)絲的纖維究竟是靠什么改變?nèi)祟惿畹哪兀?/p>

光纖的工作原理

光纖的基本結(jié)構(gòu)有四個(gè)部分，由內(nèi)而外分別是纖芯、包層、涂覆層、護(hù)套。最核心的纖芯，折射率高，纖芯之外的包層，折射率比纖芯稍低，這兩層形成光纖的結(jié)構(gòu)主體，對(duì)光波傳輸起著決定性作用；包層之外是涂覆層，涂覆層之外是護(hù)套，涂覆層和護(hù)套的作用都是隔離雜光，不讓外界光源干擾光波傳輸，以此提升光纖的強(qiáng)度，保護(hù)纖芯不受損壞。

光纖的工作是建立在光的“全反射原理”基礎(chǔ)之上的。啥意思呢？我們想象一下你站在湖邊，有一束光從湖底朝你的眼睛發(fā)射過(guò)來(lái)，光發(fā)現(xiàn)原來(lái)走在水里，突然走到空氣里，有點(diǎn)難受，于是一部分光就不干了，在水面位置直接逃回了水里，這叫反射。

而另一部分光想堅(jiān)持一下，走到了空氣里，但體力消耗已經(jīng)不能保持原來(lái)的路線，這就是光的折射。

又過(guò)了一會(huì)，光源開(kāi)始在水里作妖亂動(dòng)，這導(dǎo)致越來(lái)越多的光不想進(jìn)入空氣，都從水面折回了水里，直到所有的光都扛不住選擇了反射而非折射，這就實(shí)現(xiàn)了光的“全反射”只在某一種介質(zhì)里乖乖地走，不愿跑出去了！

發(fā)現(xiàn)了這一秘密，科學(xué)家們興奮了，說(shuō)咱就造一個(gè)透明管，讓光在里面無(wú)數(shù)次反射，不折射，這樣光不就能跑到我們想要的地方了嗎？

于是乎，光纖出現(xiàn)了，光就被收集在了光纖里，通過(guò)光纖壁不停全反射，咱需要什么信號(hào)的光，就放什么光，讓光往哪兒走它就往哪兒走，成功地將光控制在了光纖里，而這些光源就可能是你愛(ài)聽(tīng)的歌、是你愛(ài)看的電影，你想搜的網(wǎng)站等所有的數(shù)據(jù)。

生活中的光纖都藏在哪里？

纖芯一般是由透明玻璃或塑料制作而成，由于光纖的組成材料有很多種，且剖面折射率都不相同，因此光纖的應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛。

首先就是前文多次提到的光纜。作為信號(hào)傳輸?shù)目赴炎樱饫w就藏在全國(guó)覆蓋的光纜線之中，這里包含著咱們生活中的多個(gè)部分，譬如互聯(lián)網(wǎng)通信，你上班的電腦需要網(wǎng)絡(luò)、手機(jī)刷視頻需要網(wǎng)絡(luò)、做生意沒(méi)有無(wú)線網(wǎng)就像癱瘓。

再如電視機(jī)，我們可能不太看電視了，但是父母沒(méi)事還是要看電視的，電視信號(hào)傳輸也得靠光纖；還有最基礎(chǔ)的你的電話通話、手機(jī)短信等，一切跟信息傳輸有關(guān)系的設(shè)備想要清晰完整流暢地呈現(xiàn)出來(lái)，都無(wú)法離開(kāi)光纖的信號(hào)傳輸。

其次是在智能交通領(lǐng)域的應(yīng)用。咱們每天來(lái)來(lái)回回經(jīng)過(guò)的紅綠燈交通路口得靠光纖傳輸信號(hào)控制運(yùn)作，車輛的監(jiān)控監(jiān)拍得靠光纖傳輸信號(hào)，你的愛(ài)車跟基礎(chǔ)設(shè)施之間的通信譬如提醒你有測(cè)速有拍照。

所謂的車聯(lián)網(wǎng)需要光纖傳輸信號(hào)，高速路的路況、收費(fèi)系統(tǒng)、鐵路信號(hào)傳輸、橋梁隧道監(jiān)測(cè)......凡是你能看到的交通工具上的智能化，都離不開(kāi)光纖傳導(dǎo)信號(hào)。

再有是醫(yī)療領(lǐng)域上的應(yīng)用。光纖在醫(yī)療儀器上的使用同樣廣泛，你在醫(yī)院見(jiàn)到的CT、B超等影像傳輸、各種內(nèi)窺鏡，光纖進(jìn)入身體負(fù)責(zé)照明跟圖像傳輸，還有大家熟悉的激光手術(shù)過(guò)程中的光傳輸都是光纖完成的，甚至醫(yī)學(xué)專家已經(jīng)開(kāi)始嘗試通過(guò)光纖傳輸功能進(jìn)行遠(yuǎn)程診斷和治療工作了。

除了以上所說(shuō)的生活常見(jiàn)的應(yīng)用之外，還有大數(shù)據(jù)中心之間的傳輸、工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)、航空航天系統(tǒng)以及能源行業(yè)，總之，各個(gè)板塊的發(fā)展都能看到光纖的身影，其應(yīng)用的領(lǐng)域已經(jīng)越來(lái)越廣泛，越來(lái)越純熟，這些應(yīng)用給我們的工作和生活都帶來(lái)了巨大改變，是人類進(jìn)步的重要標(biāo)志。

光纖的普及給世界帶來(lái)了哪些巨大的改變？

光纖的應(yīng)用已經(jīng)普及到我們普通人生活的方方面面，給人類帶來(lái)了顛覆性改變。

首先是推動(dòng)了通信功能變革。前文已經(jīng)詳細(xì)講述了通信功能在光纖的加持下，已經(jīng)從“電”通信時(shí)代跨入“光”通信時(shí)代，這意味著信息傳輸速度的幾何式增長(zhǎng)，所容納的大數(shù)據(jù)充分滿足了快節(jié)奏生活之下，人類對(duì)于信息量的大需求。

同時(shí)，因?yàn)楣夥瓷涑龅男畔①|(zhì)量也遠(yuǎn)高于銅纜或其他介質(zhì)，我們所接收到的通信質(zhì)量也大幅提高，在“質(zhì)與量”的雙重推動(dòng)下，人類通信實(shí)現(xiàn)了大變革。

其次是催生了多媒體的發(fā)展。如今的互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)不是簡(jiǎn)單的靜態(tài)網(wǎng)頁(yè)形式了，人們已經(jīng)進(jìn)入短視頻時(shí)代，這對(duì)于背后的數(shù)據(jù)算力和傳輸承載力要求再一次大幅度提高，如果沒(méi)有光線在背后支撐著數(shù)據(jù)的高速傳輸，我們想無(wú)限刷短視頻或者組隊(duì)玩一場(chǎng)大型游戲都非常困難，因此光纖的出現(xiàn)將人類的生活體驗(yàn)推上了一個(gè)新的臺(tái)階。