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从烽火狼烟到光纤通信

2006-06-27

  在人类历史上,我国可以说是最早用光传递信息的国家。 据记载,早在2700多年前的西周,就曾有过“周幽王烽火戏诸侯”的史实记载。西周时,为了防备西边部族的侵扰,在镐京城附近的骗山一带修有许多座烽火台。如果发现西边部族来进攻,晚上就在烽火台上烧起大火,白天就在烽火台上烧狼粪使它冒烟,向诸侯发出警报。远方的诸侯看到火光或烟,就知道镐京城告急,天子有难,赶快带领军队和战车前来救援。因此,烽火台是重要的报警设置。

  当时的王后褒拟很得周幽王的宠爱,但她有个怪脾气,就是从来不笑。为此,周幽王千方百计,想要逗引褒拟一笑,都没成功。后来,有位大臣向周幽王献一妙计:点起熊熊的烽火,让诸侯们带着千军万马汗流浃背地赶到镐京城,结果白忙一场,褒拟见此准会笑。周幽王采用了这一计策,果然褒拟逗得嫣然一笑。

  这是历史上最早利用火光传递信息的方式。以光作为联系的媒介,具有许多的缺陷,比如:它只能直线传播,不能转弯;传播过程衰减得快,传播距离很有限;用光传递信息目标大,不易保密,且不易反映复杂的通信内容。因此,这种通信技术长期处于停滞不前的状态。

  本世纪初,从事通信研究的科学家越发认识到:光的容量特大,很适于通代通信,利用光进行通信,将开辟电信事业的新天地。可是,自然光的光亮度、光波频率及光束能量的集中性等都不理想,必须使用一种避免这些方面缺陷的光,才能使光在通信领域大显身手。

  1960年,美国科学家梅曼用红宝石做材料,制成世界上第一台激光器,获得了激光。激光是一种人造强光,与自然光相比,具有许多的优点。它的亮度极高,比太阳光还要高100亿倍;方向性也极好,比最好的探照灯还要好1000倍。而且激光的能量集中,束散很小。因此,把信息载到激光上,将会传到很远很远的地方。科学家将激光应用于空间通信,使空间通信研究大有起色。

  不久,科学家发现空间传播会受云雾等干扰,使信息的传送质量受到影响。他们想到:电可在电线中传送,那么激光可不可以在某种导体中传送呢?他们开始注意光的传播规律。

  早在19世纪70年代,英国科学家丁麦尔就发现了一个有趣的现象:像水一样透明的物质可以传送光束。他曾经做过这样一个实验:在一个容器的壁上钻一个小孔,然后装入大量的水,让水从小孔中流出。此时,将光射人容器内的水中,他看到射入水中的光竟随着水从小孔喷出,而且同水流一起,呈弧线状落到地面,在地面上形成一个光斑。这是一个重大的发现!可在当时,并没有引起学术界的重视。

  本世纪30年代,希腊的一位制玻璃工人意外地发现,光能毫无散射地从玻璃棒的一端传到另一端。这已经初步揭示了光在玻璃上的传播规律。可在当时,人们也没有意识到这一发现有什么重大意义。

  1958年,光的传播规律在医学领域得到应用。由2500根细玻璃纤维制成的“内窥镜”,将光引到人体胃内,使医生不用开刀,就可以看到胃里的情况。

  这些发现、发明无疑为科学家增添了信心。他们在此基础上,进行更深入的探讨。

  1966年,英籍华人高锟博士正式在有关学术刊物上阐述了有关光纤通信的理论,他成了光纤通信的创始人之一。

  此后,许多科学家也做了深入的研究。经过反复试验,终于研制出了一种光导纤维。它是用具有特殊光学性能的材料――超石英或其他的物质制成的细丝。它比钢坚硬,比铜柔韧,可使光在里面以30万公里每秒的速度前进。

  光纤通信是以光导纤维作为通道的。它通信容量极大,通信效果极好,而且成本较低。它的诞生,使人类的通信水平又上了一个新台阶!


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