在光纖通訊中交談和會晤

光——古代視為智慧與才能的神祕象徵——現今已不僅是一種象徵了。近年來，它迅速和靜悄悄地擔任適當的角色，成為多種消息的實際傳媒。為了使光發展真正潛力，把資料傳送至遠方，兩種發明品是不可或缺的：（1）特種的光，（2）特種的導光體。

近年來，藉著一連串令人興奮的新發明，我們已能利用光的驚人速度，把大量和多種資料傳送至極遠的地方。不錯，現時藉著幼如髮絲的微小光線，以極大的速度和傳送效能，我們得以和遠方的人彼此談話、會晤和聆聽。那些幼如蛛網的玻璃絲在線殼保護之下，縱橫交錯於美國、歐洲和日本的各大城市之間。目前甚至進行越洋工程，從一大洲把資料傳至另一大洲。

可是，既然我們大家都知道光是有直線進行傾向的，這件事怎麼可能呢？使細小的光線留在玻璃線上，隨著它轉彎抹角是什麼促成的？光線怎樣才能到達那麼遙遠的地方和傳送那麼多的資料？原來，使一切成為可能的是一種特殊的光——相干光。

相干光的效能

在傳送資料方面，相干光線比普通光線優越之處可以比喻說明。我們且把光子在玻璃纖維線上的運行比作許多人在路上行走。普通光線像是一群有大有小的人，他們在行路時步伐不齊，而且互相干擾。另一方面，相干光線等於一群體型大小相同的兵士，以整齊的行列和同一的步伐互不干擾地前進。他們顯然會發揮較大效能和行得較遠，損耗的精力也較少。相干光的效能亦然。

到此也許有人會說：「對光線的利用為什麼發展得這麼緩慢？以前為什麼沒有人想到這件事呢？」事實上，它並非完全新事。以前至少有一個人——貝爾(Alexander Bell)——看出藉著光進行談話的優點，他曾在1880年發表了一篇題名為「硒與光線電話機」的論文。

這種主張顯出很大的先見之明，由於那時還沒有相干光，他的發明遂未能有多大成功。可是，到1960年代，隨著激光(LASER: Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation)的發明，第一項必需條件便具備了。貝爾也缺乏另一個主要條件，即傳送資料的高性能導光體。

精巧的玻璃導光體——怎樣發揮效能？

在激光的功能繼續發展之際，其他的人發明和發展了極度澄清和結構精巧的玻璃物質，使凝聚的激光可以行至極遠的距離。這種物質後來發展為幼如髮絲的纖維線。

我們許多人也許記得看過用作桌上裝飾品的發光玻璃纖維，它們是光彩奪目的藝術品。這種裝飾品的製作是把多束玻璃或塑膠纖維排成像花一般的扇狀，從基部末端發光。在那些裝飾品裡，用來使纖維發光的僅是普通光線。這件事至少足以說明光可以弄成在玻璃線內行走，能夠轉彎抹角而非像平常一樣只是以直線前進。（圖形1）在這些裝飾品裡，光只行一段極短的距離而已。

為了使光線能超越藝術裝飾品所需而行至較遠的距離，科學家於是設計了一種特殊的玻璃或塑膠包層。那些特殊包層可使傾向於走漏的光線折回玻璃以防止進一步的逸出。包層具有多種精巧的組織和構造。它們的種類雖多，但各有所長，並且在本身的特殊情況之下有助於增加光線前進的距離。（圖形2）

玻璃線或纖維雖然使傳送和導光能力大大改善，但仍然需要在臨界角或更低的角度把光注入線內。我們若想想平靜的湖面怎樣像一面鏡子，就可以了解它發揮效能所根據的原則。事實上，湖畔的樹木有時可從湖面反映出來。促成鏡子的效果是因為光從極低的角度映入我們眼簾。在這種稱為臨界角的特殊角度之下，水面像鏡子一般反映著光。同樣，當光在臨界角或更低的角度注入玻璃線內時，纖維內部像鏡子般發生反映作用，以致極少光線能夠溢出。

據現時期望，光在那些幼線裡可以行25哩（40公里）或以上而不必再度充光。前景甚至更加令人鼓舞。據一項近期報告透露，超低逸光的纖維已發展成「可以把數據傳送至幾千哩外而不必使用重新發光器。」

為了保護這些奇妙的導光體，就必須在它們四周圍以包層和裹以保護物質。此外，有時更以高強度的纖維和鐵線或導電體去組成細小的線殼。（圖形3）在線殼裡面受到保護的玻璃纖維在傳送資料方面具有高度效能，使通過普通銅線進行的電流無法與之爭競，尤以長距離的傳送為然。可是，這種特殊的光怎樣通過細小的玻璃纖維去傳送數據、影像和人聲呢？

細小的纖維怎樣擔當重任

特種光線和精巧的玻璃纖維雖然使我們驚異，但光線實際傳送大量資料的方法也同樣令人折服。基本的祕訣之一有賴於光的驚人速度，它的秒速約為18萬6000哩（30萬公里）。另一個祕訣是光波的極高頻律，每秒鐘達數十億周波。由於光的頻律極高，並藉著把資料編成光的脈衝，大量資料遂可以納入光線之中，憑細小的纖維加以傳送。我們且來考慮一下以光傳話和聽聲的例子。

用光來傳話和聽聲

用光來傳話、聽聲和顯像牽涉到現代最複雜的技術。但我們可以考慮其中發生的幾項步驟以期對過程稍為了解。

光雖然被用來擔任傳送，但實際步驟開始於傳送之前，人首先對著電話說話。說話的音波在電話中改成相應的電氣信號。電氣信號的樣本以極高速度被「分割」開來。這項過程與活動電影相似，電影中的動作實際上是連串的靜止畫片或分割體。逐個畫面迅速地相繼播出，觀眾看起來就像是活的動作一般。類似地，那些電氣分割體以多步驟的手續將之移動和改編，轉變成光脈衝。編好了的光脈衝於是藉著玻璃線傳送到接收的一端。當它們到達接收端時，以逆轉的過程將之改回音波，送入電話的耳機中。我們目前從這件事獲得什麼裨益呢？未來的前景又如何？

目前的若干裨益

我們剛開始接納和賞識現行的世界通訊網，一項全新的通訊系統就出現了。纖維光有希望能取代多導體的電話線、微波通訊網，甚至衛星轉播站，此外還有很多裨益。

◼ 不受干擾的通訊。纖維光傳送對電話顧客最重要的裨益之一是，它差不多完全摒除了多種已被我們習以為常的干擾。雷電、電線、發電機——這一切都常以靜電和噪音干擾我們通話。甚至在厚重包裹之中的銅導電體也不能阻止那些干擾侵入。

你的電話通話若有一部分由衛星傳送，你也許留意到通話會有不及一秒鐘的些微延遲，或察覺到大氣所生的影響。在以往，甚至可能有回聲出現。纖維光能夠免除一切可留意到的延遲，並且使人聽到不受干擾的清晰聲音。

◼ 通訊安全。絕對安全是纖維光的特出優點。因此，在使用時不會有別線漏出來的談話，別人也不可能作非法的駁線偷聽。現時還沒有任何方法可從光線上竊聽，即使有亦至少會大大減弱信號而引起別人注意。

◼ 效能高超。我們若想想數千個電話信息竟可以僅由一對纖維光去傳送，就可以體會到以光傳達通訊的奇異效能了。據估計，整本《韋氏大字典》的內容可在六秒鐘內只由一根玻璃線傳送至數千哩以外。

◼ 所佔空間極少——不受不利環境所影響。這種新發明在許多方面使人獲益。在大都市地區，這種新的特大通訊量提供的裨益是，不必裝置許多設備。佔滿多個房間的過時接線設備現在可由佔地極少的纖維光設備取而代之。同時，遙遠地方，例如佛羅里達州的珊瑚島群，現今已能享有免除噪音的服務。珊瑚島和此類地方由於受鹹水影響的不利環境，時常造成電短路和化學物品變質。可是，使用纖維光能把這種影響減至最低程度。

展望未來

這種新發明品看來前景極佳。現時的改革速度已比有些人所預期的為高。據報它的最大難題之一是要選擇一種在裝設之後不會隨即成為過時的系統。

◼ 來自一個終端機的聲音、影像和電腦。《高科技》雜誌在1986年2月刊以「商業展望」為題報導說：「在美國——特別是僻遠的地方——纖維光很快已成為人所喜愛的傳媒，用來傳送聲音、數據和影像。」文章繼續聲稱：「我們正在開始安排纖維網，使它伸展到人們家中。只使用一個終端機就可以處理聲音、影像和……詢問基於數據的資料。」機會正在打開，至少有些人可以安坐家中就享有購物、銀行出納、購買機票和使用圖書館等各種便利。他們甚至可以在電話交談中會晤朋友——這一切都通過神奇的玻璃纖維光而來。

［第11頁的圖片］

光進入玻璃纖維線內運行時，只在內部反射而不會逸出壁外

強度極高的纖維和線殼提供保護

玻璃或塑膠包層減少光線的散逸

［第12頁的圖片］

細小的纖維光束可以傳送與傳統電線一樣多——甚至更多——的電話通話