什么是光纤？光纤的原理是什么？你能想象没有光纤通讯的世界么？

一根像头发丝一样细的光纤改变了什么？说它改变了世界，一点也不为过。

还记得老式的电脑传输吗？你下载一首歌可能需要3分钟，一部电影可能需要两小时，那时候叫做“拨号上网”；后来铜缆出现了，直接成为时代信号传输主力，让你的上网网速提升了好几倍。

眼看跟队友玩一局有希望了，结果却经常给你来一个“ERROR”或者“404”，这是因为铜缆太容易受干扰，信号走的路越长，体力消耗的越严重，等传到你这儿已经累趴了。

直到光纤电缆的出现，才让你的王者、英雄联盟等系列游戏满血复活，那叫一个畅快，听说全世界之所以能联网，是有无数光纤埋在了各大洋的海底，只要没有鲨鱼在海底无聊啃光缆的话，你的游戏信号一般都很稳定。

所以，光纤确实让整个世界的发展变“快”了，是个改变世界的料，那么光纤究竟是什么？

什么是光纤？

先来说说理论概念，光纤叫做“光导纤维”，顾名思义就是导出光的纤维，是一种介质光波导，以前的铜缆是通过铜线传输电，现在是通过光纤传输光，光在光纤里通过无数次折射，最终走到了光纤的尾部，毫发无损地透出来，达到了稳定传输信号的目的。

光纤的发展历史可以追溯到1841年，有一个叫丹尼尔·克拉顿的人，发现光可以通过弯曲的水流来传导，但这哥们并没有基于这一发现进一步发明什么。

过了85年，另一个哥儿们J.C.Baird聪明了，说既然光能在透明物体里传输，那就用石英制造一个光纤，还申请了专利；短短四年，德国的拉姆就把光纤束用在了消化内镜中，用来传输光学图像。

后面随着科学的进步，光纤就越来越成熟了，又给光纤涂保护层，又是拉丝套管，各种改进之下，美国的一家公司终于在1970年造出了第一根低损光纤，紧随其后，光纤通信线路就出现了，并逐渐实现了商业化。

我国1976年自主研发了第一根光纤，1979年9月，我国在上海北京等地开始试验光缆通信系统，建成了第一批市内电话中继线路，这标志着光纤应用在中国正式起步。

两年之后，中国武汉开通了第一条实用光纤通信线路，中国光纤从此走出试验走进实战；1986年至2000年，我国通过科技攻关，建设了“八纵八横”通信光缆，从此光纤通信干线网在全国范围内覆盖成功。

2009年，国家推动“光进铜退”计划，旨在实现“光纤到户”；2022年我国光纤用户已经达到了94.3%，基本实现行政村光宽带全覆盖。

无论是在中国还是世界，光纤的发明给人类的生活带来了“速与质”的双提升，那么这根细如发丝的纤维究竟是靠什么改变人类生活的呢？

光纤的工作原理

光纤的基本结构有四个部分，由内而外分别是纤芯、包层、涂覆层、护套。最核心的纤芯，折射率高，纤芯之外的包层，折射率比纤芯稍低，这两层形成光纤的结构主体，对光波传输起着决定性作用；包层之外是涂覆层，涂覆层之外是护套，涂覆层和护套的作用都是隔离杂光，不让外界光源干扰光波传输，以此提升光纤的强度，保护纤芯不受损坏。

光纤的工作是建立在光的“全反射原理”基础之上的。啥意思呢？我们想象一下你站在湖边，有一束光从湖底朝你的眼睛发射过来，光发现原来走在水里，突然走到空气里，有点难受，于是一部分光就不干了，在水面位置直接逃回了水里，这叫反射。

而另一部分光想坚持一下，走到了空气里，但体力消耗已经不能保持原来的路线，这就是光的折射。

又过了一会，光源开始在水里作妖乱动，这导致越来越多的光不想进入空气，都从水面折回了水里，直到所有的光都扛不住选择了反射而非折射，这就实现了光的“全反射”只在某一种介质里乖乖地走，不愿跑出去了！

发现了这一秘密，科学家们兴奋了，说咱就造一个透明管，让光在里面无数次反射，不折射，这样光不就能跑到我们想要的地方了吗？

于是乎，光纤出现了，光就被收集在了光纤里，通过光纤壁不停全反射，咱需要什么信号的光，就放什么光，让光往哪儿走它就往哪儿走，成功地将光控制在了光纤里，而这些光源就可能是你爱听的歌、是你爱看的电影，你想搜的网站等所有的数据。

生活中的光纤都藏在哪里？

纤芯一般是由透明玻璃或塑料制作而成，由于光纤的组成材料有很多种，且剖面折射率都不相同，因此光纤的应用领域十分广泛。

首先就是前文多次提到的光缆。作为信号传输的扛把子，光纤就藏在全国覆盖的光缆线之中，这里包含着咱们生活中的多个部分，譬如互联网通信，你上班的电脑需要网络、手机刷视频需要网络、做生意没有无线网就像瘫痪。

再如电视机，我们可能不太看电视了，但是父母没事还是要看电视的，电视信号传输也得靠光纤；还有最基础的你的电话通话、手机短信等，一切跟信息传输有关系的设备想要清晰完整流畅地呈现出来，都无法离开光纤的信号传输。

其次是在智能交通领域的应用。咱们每天来来回回经过的红绿灯交通路口得靠光纤传输信号控制运作，车辆的监控监拍得靠光纤传输信号，你的爱车跟基础设施之间的通信譬如提醒你有测速有拍照。

所谓的车联网需要光纤传输信号，高速路的路况、收费系统、铁路信号传输、桥梁隧道监测......凡是你能看到的交通工具上的智能化，都离不开光纤传导信号。

再有是医疗领域上的应用。光纤在医疗仪器上的使用同样广泛，你在医院见到的CT、B超等影像传输、各种内窥镜，光纤进入身体负责照明跟图像传输，还有大家熟悉的激光手术过程中的光传输都是光纤完成的，甚至医学专家已经开始尝试通过光纤传输功能进行远程诊断和治疗工作了。

除了以上所说的生活常见的应用之外，还有大数据中心之间的传输、工业自动化系统、航空航天系统以及能源行业，总之，各个板块的发展都能看到光纤的身影，其应用的领域已经越来越广泛，越来越纯熟，这些应用给我们的工作和生活都带来了巨大改变，是人类进步的重要标志。

光纤的普及给世界带来了哪些巨大的改变？

光纤的应用已经普及到我们普通人生活的方方面面，给人类带来了颠覆性改变。

首先是推动了通信功能变革。前文已经详细讲述了通信功能在光纤的加持下，已经从“电”通信时代跨入“光”通信时代，这意味着信息传输速度的几何式增长，所容纳的大数据充分满足了快节奏生活之下，人类对于信息量的大需求。

同时，因为光反射出的信息质量也远高于铜缆或其他介质，我们所接收到的通信质量也大幅提高，在“质与量”的双重推动下，人类通信实现了大变革。

其次是催生了多媒体的发展。如今的互联网已经不是简单的静态网页形式了，人们已经进入短视频时代，这对于背后的数据算力和传输承载力要求再一次大幅度提高，如果没有光线在背后支撑着数据的高速传输，我们想无限刷短视频或者组队玩一场大型游戏都非常困难，因此光纤的出现将人类的生活体验推上了一个新的台阶。

最后，光纤推动了很多远程应用。之前说的远程医疗、还有与孩子相关的远程教育、与城市发展相关的空中立体大交通等等，都离不开光纤的普及。

总的来说，时代的发展离不开信息的传输，以前的信息传输就像是拖拉机在大山土路上转悠，效率低下，现在的信息传输就像是飞机在空中飞，效率高速度快，质量贼好传输距离长，还很炫酷。

参考资料

《光纤的功效与作用》：https://wenku.so.com/d/dac5e38ff8ada2499525b0fee2ee3767?src=ob_zz_juhe360wenku

《抖音百科：光纤》： https://m.baike.com/wikiid/429506912052500925?timestamp=1712213237&utm_source=copy&utm_campaign=client_share&utm_medium=android&app=aweme