光纤为什么快？什么原理？光纤的历史比你想象的要早

在拨号上网时代，下载一部电影就要花费三四个小时，玩网游就更是一场痛苦的煎熬。

后来，我们从拨号上网进化到了宽带上网，这一回总算是可以欣然享受上网的乐趣了。不过使用传统网线的宽带仍然存在很多不尽如人意的地方，比如突然之间的断网和偶尔发生的卡慢，这是因为传统的网线宽带所使用的是铜缆，在铜缆之中传输的电信号很容易受到干扰，而且距离越长，损耗就越大，因此我们实际的网速以及网络稳定性与宽带商提供给我们的理论数据相距甚远。

终于，光纤出现了，它让上网这件事完全跨入了一个新的纪元，无论是看电影，还是玩游戏，就是两个字：顺畅，稳定性那更是没的说。

那么光纤到底是什么原理，它为什么这么快呢？从光纤的构造来看，其实并没有多么特别，它从内而外由四部分构成：纤芯、包层、涂覆层和护套。其中纤芯是最为重要的，它由光导纤维制成，主要成分为二氧化硅，你可以将其看成是一种特殊的石英玻璃。纤芯外的包层是一种比纤芯折射率略低的物质，这两层共同构成了光纤的主体结构，至于外面的涂覆层和护套，其主要的作用就是隔绝杂光和保护纤芯不受损坏。

如此简单的结构，为什么能实现信号的无损高效传输呢？

我们知道，当光从一种介质射入另一种介质时，会产生两种光学现象，即折射与反射。比如当一束光从水下向上射入空气之中，由于水与空气的密度不同，所以从水中进入空气中的光会发生方向的改变，这就是折射。因为折射作用，我们在水面上看到水下的东西其实并不在我们看到的那个位置上。

并不是所有的光都会通过折射从水中射入空气之中，也有一部分的光会在水面处遇阻，掉头向下重回水中，这就是反射。

对于水来说，通过折射作用出去的光就是损失掉的光，而反射回来的那些光才仍是属于自己的。有多少光会折射出去，有多少光会反射回来，这与光源的入射角度有关。科学家在研究的过程中发现，当光从一种折射率较高的介质进入到一种折射率较低的介质时，如果入射角大于某一临界角，就会出现一种十分奇妙的现象，所有的光都不会折射出去，而是全部反射回来留在原本的介质之中，这种现象就被称为“全反射”。

光纤就是利用了这种原理，在光纤的内部，折射光为0，反射光的强度永远与入射光一样，信号没有损失，自然高速而稳定。

对于很多人来说，感觉光纤的普及并没有多久，但其实我们所说的光纤普及只是光纤入户，光纤的历史可比我们想象的要早得多。早在1926年，J.C.Baird就用石英制造了第一个光纤，四年之后，德国的拉姆就将光纤束应用到了消化内镜之中。

后来随着科技的进步，1970年美国制造出了第一根低损光纤，光纤通信就此出现，而我国自主研发的第一根光纤也于1976年诞生。

1986年，我国开始建设“八纵八横”通信光缆，在2000年之前就实现了光纤通信干线网在全国范围内的覆盖。2009年，我国开始“光进铜退”计划，我们所熟悉的光纤到户正式开始。光纤到户让每一个普通人切实享受到了通信进步所带来的便利，但还有一些可以改进的地方。比如从300M上升到了1000M，费用只上涨70%，就快了3倍多，理论上实现了提速降费，可实际上对于大多数普通人而言，300M与1000M真的没什么区别，费用变多则是切实感受。