文/蔡木山

 

比頭髮還細的光導管

光纖原名「光學玻璃纖維」。從外表看來,它只是一條比頭髮還要細長、柔軟而又透明的玻璃絲。但是把一束光纖放在小燈泡上面,燈光卻可清楚的傳到光纖的另一端去:我們在百貨公司常可看見閃閃爍爍、宛如星光點點的裝飾燈,就是利用光纖來做光導管的。

貝爾的光話機

西元1880年,發明電話的貝爾,發現光束也可以傳送聲音,他把這種裝置稱為「光話機」。但是,用光來傳播聲音要比藉著棉線、電線來傳遞困難多了。電線架在電線杆上,可以不受天氣、地形的影響,聲音訊號傳個幾十公里,一樣清清楚。用光來傳音訊,可就沒這麼方便了。空氣中的雨滴霧氣、地上的大樓高山都會阻礙光的前進。即使萬里無雲的時候,光線也傳不了多遠,因為能量很快的就會減弱了。

光纖的發明和構造

有沒有一種物質,能夠讓光在裡頭可以傳得很遠,又消耗不了多少能量呢?一九六六年美國國際電話電報公司(ITT)的工程師終於發現,精純的玻璃纖維可以傳遞光學訊號。經過無數工程師的研究改進後,光學訊號已經可以在光纖中清楚的傳遞數公里。這就好像說光線可以穿透數公里厚的玻璃一樣,簡直不思議。

光纖是怎麼構成的呢?光纖的中心是一條纖細、純淨的玻璃絲(稱為核心層),外面再包覆著一層折射率較小的尼龍絲(稱為外殼)製成的。這種構造很像電視遊樂器的電纜線一樣,因此我們也把光纖稱為光纖電纜。

光纖通信的優點

今天,電話系統的銅電線已經逐漸被光纖電纜取代。橫渡大西洋的光纖電纜早在1980年就埋設完成。我國也早於民國84年完成連接日本、台灣、星馬的海底光纖電纜。光纖這麼受歡迎,當然有它獨特的優點:首先,光纖製造成本、粗細等都遠低於銅電纜線:一束一千五百二十八條的光纖束,它的粗細和一般的電纜線一樣,價格卻便宜多了。

其次,光纖搭載光訊號的能力大於一般的電纜線:一條光纖可以同時傳播很多不同的訊號,而不會互相干擾。這就好像都市裡的高架道路,把原本的一條馬路擴充成好幾層,可以同時通過好幾線道的車子一樣。

最重要的是:用光纖通訊,不易被外來電訊干擾,更不易被竊聽。

內科醫生的透視眼──內視鏡

光纖也用於影像的傳送。我們到醫院照胃鏡、大腸鏡。醫生不用開刀,就可以從螢光幕裡看見我們身體內臟的情況,都是靠光纖電纜的幫助。使用光纖電纜,也使得核電廠的工程師可以在安全距離之外,來監督核電廠的運轉。