光纖小檔案

什麼是光纖？簡單地說，它是一種能夠傳遞光波的玻璃纖維。

人類最初的「通訊系統」，使力甚大，容量卻有限；為楊貴妃送荔枝的驛馬和送信的鴿子都是例子。直到發現電波，接著電子媒體日益發達，人們藉著電話、電報、收音機和電視等，快速地傳遞大量的訊息，使今日的通訊網無遠弗屆。

一條傳送線（如電話線）所能負載的訊息數量，與訊號的頻率有關，通常頻率越高，傳送的訊息也越多。那麼，有沒有比電波速度更快、容量更大的傳送方式呢？

科學家知道，光的頻率是最短的無線電波頻率的一千倍，也就是說，如果能用光波來傳遞訊息，它的速度和容量將千百倍於電波。因此人們一直夢想能以光作傳訊的工具。

圖中細如髮絲的光纖，加上層層的被覆，即成光纖電纜。（鐘永和）

用光來通訊？

事實上，光被用來傳訊的歷史非常早。我們小時候常玩的一種遊戲：用一面小鏡子將陽光折射到牆上，打出與玩伴約定的一閃一滅的訊號來秘密通信，就是一種光通訊。其他如烽火和海邊導引船隻的燈塔，都是以光作為傳訊的工具。但是這些方法卻受到環境的限制，無法遠傳。

電波之所以能長距離傳送，是因為它的頻率整齊，前進方向固定，而且收、發易於掌握。

光波就沒有那麼容易駕馭，因為它不像我們肉眼所見如此單純。僅以白色的光來說，即由紅、澄、黃、綠、藍、靛、紫七種色光混合而成，而其中每一種顏色裡又摻雜了數種色光，幾乎無法解析出純色光。不同的色光頻率不同，混雜的頻率會互相重疊或干擾，因此無法完整地傳遞訊號。

直到一九六○年，美國科學家西奧多．梅曼，用氙燈照射紅寶石，使紅寶石的原子受到激發而放出連續性振盪的紅色光，稱為雷射光。它的光波頻率整齊規則，可直線前進，並能利用透鏡收聚，終於替光通訊開發出一個極佳的光源，這種純淨的單色光，頻率比我們日常通訊使用的電波高百萬倍，它所帶來龐大、驚人的通訊量，令科學家興奮地認為光通訊的革命時代即將來臨。

製作光纜的第一步驟：燒製預型體。（鐘永和）

尋找導光材料

可惜的是，光波還缺乏適當的傳導介質。不像電波可以藉著銅線做「有線通訊」傳導，例如電話；或廣播、電視使用的「無線電」，亦即把電波放送到空中，再由衛星或天線等接收器接收還原。

雷射光一旦射入大氣層中，會被空氣裡的灰塵及水蒸氣反射、吸收，傳不了多遠就散亂了；如果碰到陰雨或濃霧，光線更無法前進。

導光的介質必須具備絕佳的透明度，才能讓光線前進無阻。透明的玻璃似乎最合適，可是，經過實驗發現，抽成長絲的玻璃纖維透明度距理想還是太遠，應用在實際的長距離通訊上，光波損失率太高。

直到一九六六年，一位在英國標準電訊研究所工作的中國工程師高錕發現，造成光波傳輸損失的主要原因是玻璃內所含的金屬離子，「如果能控製玻璃的純度，將可以降低光波的損失。」

這個發現再度振奮了科學界，自此以後，各國的研究機構紛紛展開玻璃纖維的純化研究，以及製造技術的改進。

使用光纜線路可更快速地傳送大量的資訊。（張良綱攝）（張良綱攝）

光纖技術一日千里

一九七○年，美國康齡（Corning）玻璃公司，首先用高純度的石英玻璃製成每公里僅損失廿分貝的導光纖維。

一九七六年，美國電話電報公司（AT&T）把光纖製成的電纜，架設在亞特蘭大和芝加哥之間，形成一個長距離現場試用系統，從此光纖電纜勢將取代傳統銅纜，成為通訊的主流。

目前光纖電纜的製作技術已相當成熟，並且可以大量生產商用化。而光通訊仍在科學家的努力下一日千里，成為未來最受矚目的高科技之一。