全球的互联网数据，跨国电话，高清视频流——它们中的绝大部分不是通过卫星传输的，而是通过埋在地下或海底的玻璃纤维，也就是光纤。光纤通信的原理是光的全反射。光纤由纤芯和包层组成，纤芯的折射率略高于包层。当光线以特定角度射入纤芯时，遇到纤芯-包层界面会发生全反射，光线被限制在纤芯内不断向前反弹，就像子弹在弯曲的隧道里弹射前进，最终从另一端射出。
单根光纤的直径和头发丝差不多，却可以同时传输成千上万路信号。这得益于一项叫做“波分复用”的技术。不同颜色的光（即不同波长）在同一根光纤中传播时互不干扰，就像多条不同颜色的河流并排流过同一河床。现代商用波分复用系统可以在一根光纤上复用数十到上百个波长，每个波长的传输速率可达数百吉比特每秒。加上每个波长又可以承载不同用户的时分复用数据，一根光纤的总容量可达几十太比特每秒——相当于一秒钟传输上万部高清电影。
光纤通信的另一个优势是损耗极低。在理想的玻璃材料中，光信号每公里衰减仅为0.2分贝左右，这意味着信号可以传输上百公里才需要中继放大。相比之下，电信号在铜缆中几百米就严重衰减。此外，光纤不受电磁干扰，不会产生电火花，也不泄露电磁辐射，因此既安全又适合易燃易爆环境。海底光缆正是利用这些特性，连接起了各大洲，构成了现代全球互联网的物理骨架。
光纤技术的难点在于连接。两根光纤对接时，端面必须精确对准，偏差不能超过几分之一微米，否则光会泄漏。工程上使用光纤熔接机，通过电弧放电将两根光纤端面熔化成一体。另外，光信号在传输过程中会受到色散影响——不同波长的光传播速度略有差异，导致脉冲展宽，最终限制了传输距离和速率。工程师通过设计特殊折射率分布的光纤和色散补偿模块来克服这一问题。从你发送一条微信到对方收到，数据可能已经穿过数千公里的光纤，在那些透明的玻璃丝里以光速奔跑。返回搜狐，查看更多