暢遊網際網路、欣賞高畫質電視節目、與千裡之外的友人通話、接受胃鏡檢查……這一切都要歸功於剛剛獲得諾貝爾物理學獎的華裔科學家高錕發明的「光導纖維」。
一條條細如髮絲的光纖，令電子信息越洋千裡，建立起網際網路世界。76歲的「光纖之父」高錕，憑藉40年多前的發明，奪得諾貝爾物理學獎。
「高錕確實很牛，他對全球通訊科技的發展做出了巨大貢獻。」吳重慶，北京交通大學教授、博士生導師，理學院光信息科學與技術研究所所長這樣評價這位新晉諾獎得主。
利用光反射廉價傳信息
光在彎曲的光纖中傳輸的損耗小到幾乎可以忽略不計
物理學家丁達爾很早就發現，光能夠沿著容器中放出的曲線水流傳輸，也能夠在彎曲的玻璃棒中前進。這並非是光直線傳輸的特性發生了改變，而是因為光的全反射作用，即在特定條件下，光在彎曲的水流或者玻璃棒的內表面中發生了多次全反射，看起來好像光在彎曲前進。
利用光的全反射原理，1966年，高錕發表了「光通訊」基礎理論，提出以一條比頭髮絲還要細的光纖代替體積龐大的千百萬條銅線，用以傳送容量幾近無限的信息，他計算出如何使光在光導纖維中進行遠距離傳輸。這項成果最終促使光纖通信系統問世，為當今網際網路的發展鋪平了道路。
吳重慶教授解釋說，「光纖」是光導纖維的簡稱，光纖通信是以光波作為信息載體，以光纖作為傳輸媒介的一種通信方式。光纖通信的原理是：在發送端首先把傳送的信息（如話音）變成電信號，然後調製到雷射器發出的雷射上，使光的強度隨電信號的幅度（頻率）變化而變化，並通過光纖發送出去；在接收端，檢測器收到光信號後把它變換成電信號，經解調後恢復原信息。
光纖的基本原料是廉價的石英玻璃絲，這種材質可以做的非常細非常軟，細到直徑只有幾微米到幾十微米，一根光纖可以拉長至幾十公裡，只要入射角滿足一定條件，光束就可以在光纖中彎彎曲曲地從一端傳到另一端，幾乎不會中途漏射。「這麼說吧，10公裡長的光纖具備的透光性要優於厚度3毫米的普通玻璃，因此它的損耗率幾乎小到可以忽略不計。」
圖為美國一名工人正在安裝光纖電纜
圖為網民暢遊網際網路
製造出第一根光導纖維
全球60億人同一時間兩兩通話只需一對光纖
說起光纖的「前世」，吳重慶介紹，進入19世紀以來，人類陸續發明了電報、電話等，長距離的信息交流成為可能。當時迫切需要找到一種高速、便捷、成本低廉、信號損失很小的長距離信息傳遞介質。「雖然也有不少科學家在研究類似課題，但直到1966年，高錕發表『光通訊』基礎理論後，這一問題才得以圓滿解決。」
高錕提出了用玻璃代替銅線的大膽設想：利用玻璃清澈、透明的性質，使用光來傳送信號。對這個設想，許多人都匪夷所思，但高錕成功論證了光導纖維的可行性。
為尋找「沒有雜質的玻璃」，高錕費盡周折，去了許多玻璃工廠，到過美國的貝爾實驗室及日本、德國，跟人們討論玻璃的製法。後來，他發明了石英玻璃，製造出世界上第一根高純光導纖維，將其內會吸收雷射的雜質抽除，從此光可傳送萬裡，使科學界大為震驚。
為了形象地表示光纖的傳導作用，吳重慶舉例說，一束光通過光纖可以不加任何放大地傳輸100公裡，如果做一些技術的加強，可以傳輸幾千甚至上萬公裡，也就是說北京和紐約這兩個分屬不同大洲的城市，可以清晰地利用光纖進行光的信號傳遞。
「光纖信息傳輸能力不僅體現在距離長，也體現在容量大。」吳重慶說，「假設現在全球有60億人，分成兩撥，每撥30億人，讓他們通過光纖在同一時間兩兩通話，只需一對光纖即可實現，這是多麼大的容量。」
光纖不僅有效解決了信息長距離傳輸的問題，而且還極大地提高了效率並降低了成本，一根普通光纖，一公裡僅需8毛錢左右，而一根普通金屬內芯的電纜，一米就有一塊多錢。光纖還具有重量輕、損耗低、保真度高、抗幹擾能力強、工作性能可靠等諸多優點。
光纖正改變我們的生活
銅纜寬帶只是過渡,光纖入戶上網最理想、最經濟
光纖已成為信息社會的基礎，正改變著我們的生活。諾貝爾獎評委會這樣描述說：「光流動在細小如線的玻璃絲中，它攜帶著各種信息數據傳遞每一個方向，文本、音樂、圖片和視頻因此能在瞬間傳遍全球。」
吳重慶表示，光纖通信的誕生和發展是電信史上的一次重要革命，與衛星通信、移動通信並列為三大通信技術。進入21世紀後，由於網際網路的迅速發展和音頻、視頻、數據、多媒體應用的增長，對大容量（超高速和超長距離）光波傳輸系統和網絡有了更為迫切的需求，現在美、日、英、法等20多個國家已宣布不再建設電纜通信線路，而致力於發展光纖通信，我國光纖通信也已進入實用階段。
光纖通信的應用領域很廣泛，吳重慶舉例說，假如在北京的家中與上海的朋友打長途，信號經過的路徑是北京的家——北京市話局——北京長途電信局——上海長途電信局——上海市話局——上海朋友的家中，這個過程中，除從家到電話局及從電話局到家這一部分外，其餘線路都採用的是光纖通信，這使人們打長途電話的費用越來越低。
「至於最後一段未通光纖的部分，這正是我國正在推行的『光纖入戶』工程。」吳重慶介紹，「光纖入戶」是指一根光纖直接到家庭，簡稱「FTTH」，它的含義是指光纖到達住戶的家門口，在端局和住戶之間沒有銅線。「現在FTTH是國家『十一五』期間的重點科研項目，入選國家863計劃。」目前ADSL、區域網等多種「寬帶」上網服務只是過渡，光纖入戶才是最理想、最經濟的上網方式。高欣然
展望：2013年全球1.3億家庭光纖入戶
「光進銅退」、「光纖到樓」、「光纖入戶」，目前不僅是中國三大運營商的重要發展目標，更是全球通信產業的發展趨勢。
2009年上半年，國內光纖需求量首次超越美國，成為全球最大的光纖需求國。最新報告數據顯示，2009年全球光纖用戶數增長率將超過32%，今後幾年，光纖用戶還將繼續以接近30%的速度增長，到2013年，全球光纖連接家庭將達到1.3億戶。只有「光纖入戶」，在網上看數位電視、進行遠程教育或遠程醫療才真正成為可能。
「光纖入戶」，不需要緩衝就能瀏覽信息，在線電影也十分流暢。目前大部分居民使用的都是銅纜寬帶，這種寬帶存在很大的「速度損耗」，一般距離電信基站超過1.5公裡，寬帶的速度就很難再提升。而光纖不僅沒有「速度損耗」，網速比銅纜寬帶提升20倍甚至更多，而且穩定性更好。
除材質不同外，「光纖入戶」在排線設計上也和傳統的銅纜寬帶不同，傳統的銅纜寬帶是統一從電信基站裡拉出一根粗的寬帶接到社區，再把這根粗寬帶分成一根根細的寬帶接到每戶家中。而「光纖入戶」則是將單獨的光纖直接連接到單獨的用戶家中，相當於給單個用戶開闢了一條獨用的高速公路。即便同一區域的所有人都在上網，也不影響網速。
光纖技術除了在通信方面的應用外，在醫學檢測領域、工業生產現場監視和調度、交通監視控制指揮、大型建築物的結構檢測、航天航空領域光纖陀螺技術、超高壓輸電線電流檢測、潛艇聲吶製造、火炮的雷射控制等方面還有廣泛應用。吳重慶說，「高錕發明了給人類帶來眾多驚喜的光纖，他的非凡才能和對社會的貢獻，造就了今天的諾貝爾物理獎得主，隨著光纖技術深入生活，還將不斷地創造更多的科學奇蹟。」