光学纤维更重要的应用是在通讯方面,实现光通讯。
所谓光通讯,就是用光来传送信息。我们的祖先在200G年前就已经利用光来传送信息了。万里长城是为了防御异族入侵而建筑起来的,在长城上每隔5公里左右有一座烽火台。当异族来犯时,白天就在烽火台上点起狼烟,夜间则在烽火台上燃起火光,发出敌人入侵的警报,一台接一台地将烟火点燃起来、传开去。
在战场上,也可以见到光通讯的实例。例如,夜间用手电筒光打信号,利用红绿信号弹联络和指挥战斗。
在大海上,舰艇之间或轮船之间也常采用光通讯。例如,彼此打旗语,实际上就是利用光进行通讯联系,而采取灯光信号来“对话”,那就更算是光通讯了。
在飞机场,在列车调车场和车站,在城市里的路口处,红、黄、绿、蓝、紫等各色信号灯的变换,是航行或交通的通用语言通讯。
上述种种,都是比较简单的光通讯方式,因此传送的信息内容是很有限的。
光通讯的装置——光学电话,是近代才出现的。电话的发明家,美国科学家贝尔曾作过这样一个实验:让弧光灯发出的稳定的光束照射到话筒的薄膜上,采用一块抛物面反光镜来接收薄膜的反射光,反光镜即将此反射光束投射到硅光电池上。薄膜随着说话声音而振动,其反射光束的变化则反映了声音的变化规律,因此,硅光电池接收到来自薄膜的反射光之后,就产生一种依说话声音而变化的光电流。然后,再将这种变化的光电流送给另一头的听筒,再现出说话者的声音来。这样就完成了发送和接收的任务。光学电话就这样问世了。它作为一种新型通讯工具,曾有过一些实际应用。除了弧光灯外,还采用过红外线和钨丝灯泡,以提高保密性和扩大通讯距离。但是,无论哪一种光源,都不是光通讯的理想光源,因为常见光源发出的光的频率和成分复杂,振动方向杂乱,信号调制困难,不适宜作载波;而且光束散开角度大,既不利于保密又容易造成光损失,加之受到气象条件的限制,不适宜作长距离通讯。
激光的出现,使停滞不前的光通讯重新振兴起来。激光,具有许多异常的特点,引起了人们的极大兴趣,不仅在工业、农业、军事和科研各个领域里迅速应用起来,而且,人们立即就想到了将它用到通讯方面来。激光的频率成分单纯,振动方向一致,相位相同,易于调制,是一种理想的光载波。激光的方向性好,光束发散角极小,几乎是一束平行光束,因而适于通讯使用。
激光的出现,使“山重水复疑无路”的通讯技术“柳暗花明又一村”。自从十九世纪三十年代开始电报通信以来,在100多年的时间里,通讯技术发展很快。特别是,本世纪六十年代以来,由于半导体技术和电子计算机技术的应用,使电子通讯科学技术进入了一个新的发展时期,采用了数字传输技术和电子计算机控制自动交换机,而且还采用了大容量海底电缆和卫星通信等新型通讯手段。通讯技术,至此真可谓应有尽有,十分完备了。但是,生产、军事和科研不断发展,通讯及广播事业也要相应地发展,并要求进一步扩大通讯容量。现在的无线电通信已经越来越满足不了需要,因为空间太拥挤了!由于相同和相邻的频率相互干扰,常发生串话,因而在一定地区内各通讯系统不能同时采用相同的通讯频率,只能按频率高低顺序排列,或者将使用同一频率的时间彼此分开来,因此可用频道容量受到限制,影响了通讯和广播事业的发展。激光的出现,则救了无线电通信的“大驾”,采用激光进行光通讯,由于光通讯各个系统不会相互干扰,因而空间频率拥挤的问题就迎刃而解了。