學苑撰文

文：張靖暄 (香港資優教育學苑校友)

現今網際網絡發展蓬勃，資訊流通速度驚人。然而，大家可知道這一切都歸功於玻璃光纖廣泛應用於資訊傳遞？提起光纖，除相關的物理知識外，不得不提光纖的幕後英雄：高錕教授。他於1987年至1996年期間擔任香港中文大學第三任校長。

曾於香港求學

高錕教授1933年出生於上海，中學階段就讀於香港的聖約瑟書院，其後赴英國修讀電機工程，並於1960年加入標準電信實驗有限公司，開展微波系統的研發。微波系統是一種遠距的無線傳輸工具，擁有更穩定及高速的優勢，可在航空交通管制方面保障語音和資訊的傳輸品質。

同年美國西奧多‧梅曼博士發明了鐳射光源。高錕教授得知鐳射可用於長途傳輸，便開始研究光纖通訊。但他遇到一個大難題是，就是光在空氣中的傳輸容易波動，而鐳射亦需要載體，因此他須解決光的運輸問題。

1966年，時年33歲的高錕教授發表了他最重要的論文《光頻率介質纖維表面波導》(Dielectric-fibre surface waveguides for optical frequencies)。當時，人們認為玻璃不適合做光纖的材料，因為光損耗太大，光傳很短的距離就衰減至全無。但他認為損耗大只是因為材料有雜質。為了尋找沒有雜質的玻璃，他遍訪多家玻璃工廠。1970年，第一根能滿足信號傳輸需要的光纖問世。1981年，首個真正的光纖資訊傳輸系統終於面世。

此時，全世界才意識到，高錕教授於1966年發表的論文富有前瞻性，他也被譽為光纖之父。2009年10月6日，瑞典皇家科學院宣布高錕教授獲諾貝爾物理學獎。

光纖原理

光纖利用全內反射(Total internal reflection)，使光線在光纖內傳遞，不會散失到光纖外，減少光線在傳輸時的損失，故訊號可傳至極遠的距離。當光線經過兩種不同折射率的介質時，部分光線在兩種介質的介面被折射，其餘的被反射出來。 但是，當光線從光密介質（較高折射率的介質）進入到光疏介質（較低折射率的介質），且入射角大於臨界角時（臨界角是使內反射能發生的最小入射角），光線會停止進入另一介面，折射光消失，光線全部向內面反射。

曾刊載於《星島日報》小學校園報《陽光校園》（2024年2月）