光纤通信五十年，致敬高锟教授

高琨教授曾讲过：“在未来的1000年，我不认为有什么东西能够替代光纤。我想不出一个更好的替代品。”

当然他也加了一句：“但是你们也不要相信我说的，就像我不相信那些前辈所说的。”

据香港新闻9月23日报道，诺贝尔物理学奖得主、香港中文大学前校长高锟逝世，享年84岁。高锟一生最大成就，莫过于发明光纤通讯，因此，他有“光纤之父”之称，享誉全球。

曾被批评痴人说梦

1966年，高锟教授发表了一篇题为《光频率介质纤维表面波导》的论文，开创性地提出了光导纤维在通信上应用的基本原理，描述了长程及高信息量光通信所需绝缘性纤维的结构和材料特性。简单地说，只要解决好玻璃纯度和成分等问题，就能够利用玻璃制作光学纤维，从而高效传输信息。

这一设想提出之后，有人称之为匪夷所思，并给出了负面性的一些评价。但在争论中，高锟教授的设想逐步变成现实：利用石英玻璃制成的光纤应用越来越广泛，全世界掀起了一场光纤通信的革命。在他的努力推动下，1971年，世界上第一条1公里长的光纤问世，第一个光纤通讯系统也在1981年启用。

光纤

高琨教授神奇地预言了超低耗光纤可用于传输通信的信号，这是世界上第一个考虑到使用石英这种材质来传递信息的人。这印证了爱因斯坦那句名言：“想象力比知识更重要。”

那么光纤这种材质具有什么优点呢？频带宽、损耗低、抗干扰能力强、保真度高、性能可靠等一系列特点。

光纤是光导纤维的简写，是一种由玻璃（SiO₂）或塑料制成的纤维，其可作为光传导工具。光纤是绝缘体，很难导电，几乎不受电磁场的作用，因此光线在光纤中传输的光信号也几乎不受电磁场的影响，因此光纤传感器抗干扰能力强；

因为光纤在本质上不是易燃物（我国国家标准GB8624-2012 认为玻璃属于不燃材料），光信号在光纤的传播速度不易受温度影响；

光纤还具有高灵敏度和低损耗的特点，光在光纤中传播的速度很快，大概是是2千万多米/s（《自然》杂志认为光在普通光纤中的速度为真空中的60%多）。

光纤传感器

光导纤维可以把阳光送到各个角落，还可以进行机械加工。计算机、机器人、汽车配电盘等也已成功地用光导纤维传输光源或图像。如与敏感元件组合或利用本身的特性,则可以做成各种传感器,测量压力、流量、温度、位移、光泽、颜色等有广泛的应用。

光纤传感器因其灵敏精确、适应性强、小巧、智能化的特点而备受瞩目。

光纤传感器结构

应用场景

煤矿应用

我国煤矿在中国能源格局中占主导地位，大约为94%，我国的煤矿事故是世界上其他主要采煤国家煤矿死亡总人数的4倍以上。煤矿地下作业，水、火、瓦斯、煤尘、顶板等灾害俱全，基于光纤传感技术的瓦斯安全综合监控系统可以在10公里内对瓦斯、矿压、水压、温度、声发射、地震波等进行监测。

测量微小位移量

光纤传感器可用于测量高速旋转构件产生的微小位移量，并且实现了非接触式、高速、高精度的位移测量方式。在了解光纤传感器测量原理的基础上，得出光强与测距之间关系式。将光强转为电压信号，人们根据电压商值与测距之间的关系，得出需要测量的位移量。

检测液体密度

光纤传感器可根据溶液浓度和折射率的关系，通过测定溶液的折射率来推断溶液的浓度，该项方法可广泛应用于自动化流水线上检测饮料、红酒等溶液的浓度。

预测海啸地震

近年来，随着世界各地海洋地震海啸灾害的频发，对这些灾害的预警需求也显得尤为迫切。光纤传感技术推向民用领域，可在城市航道管理、海洋地震海啸预警等领域实现了实时监测。

海底观测网络主要由3个部分组成：基站监控中 心，水下接驳盒和海底观测传感器，其中包含了大量能实现各种不同功能的传感器。传感器数据收集的成功与否，这决定了海底观测网是否能成功有效地运转。