学苑撰文

文：张靖暄 (香港资优教育学苑校友)

现今网际网络发展蓬勃，信息流通速度惊人。然而，大家可知道这一切都归功于玻璃光纤广泛应用于信息传递？提起光纤，除相关的物理知识外，不得不提光纤的幕后英雄：高锟教授。他于1987年至1996年期间担任香港中文大学第三任校长。

曾于香港求学

高锟教授1933年出生于上海，中学阶段就读于香港的圣何塞书院，其后赴英国修读电机工程，并于1960年加入标准电信实验有限公司，开展微波系统的研发。微波系统是一种远距的无线传输工具，拥有更稳定及高速的优势，可在航空交通管制方面保障语音和信息的传输质量。

同年美国西奥多‧梅曼博士发明了激光光源。高锟教授得知激光可用于长途传输，便开始研究光纤通讯。但他遇到一个大难题是，就是光在空气中的传输容易波动，而激光亦需要载体，因此他须解决光的运输问题。

1966年，时年33岁的高锟教授发表了他最重要的论文《光频率介质纤维表面波导》(Dielectric-fibre surface waveguides for optical frequencies)。当时，人们认为玻璃不适合做光纤的材料，因为光损耗太大，光传很短的距离就衰减至全无。但他认为损耗大只是因为材料有杂质。为了寻找没有杂质的玻璃，他遍访多家玻璃工厂。1970年，第一根能满足信号传输需要的光纤问世。1981年，首个真正的光纤信息传输系统终于面世。

此时，全世界才意识到，高锟教授于1966年发表的论文富有前瞻性，他也被誉为光纤之父。2009年10月6日，瑞典皇家科学院宣布高锟教授获诺贝尔物理学奖。

光纤原理

光纤利用全内反射(Total internal reflection)，使光线在光纤内传递，不会散失到光纤外，减少光线在传输时的损失，故讯号可传至极远的距离。当光线经过两种不同折射率的介质时，部分光线在两种介质的接口被折射，其余的被反射出来。但是，当光线从光密介质（较高折射率的介质）进入到光疏介质（较低折射率的介质），且入射角大于临界角时（临界角是使内反射能发生的最小入射角），光线会停止进入另一界面，折射光消失，光线全部向内面反射。

曾刊载于《星岛日报》小学校园报《阳光校园》（2024年2月）