5G幕後功臣︰光纖｜星島教室

2023-10-19 14:30

相信大家對「5G」一詞絕對不會陌生，5G發展改變了我們的生活，不論是無人機、IOT、網絡遊戲或是全球支付等，5G的高速率、高容量和低延遲都徹底改變了職場、全球經濟和我們的生活方式。究竟幕後最大功臣是誰？就是「光導纖維」，即我們很熟悉的「光纖」。

「光纖之父」高錕

當提到「光導纖維」，或稱「光學纖維」，簡稱「光纖」（Optical Fiber），很多人都會聽過「光纖之父」的名字，他就是中國現代物理學家高錕教授，他是中國第一代光纖通訊技術研究者之一。高錕教授1966年在英國標準電訊實驗室做出劃時代的光纖實驗，證明光在石英基玻璃纖維可長距離傳遞訊息，打破早期光在玻璃纖維只能短距離傳遞訊息的難題。高錕教授獲2009年諾貝爾物理學獎，以表揚他在「有關光在纖維中的傳輸以用於光學通訊領域的突破成就」，這成就造就了互聯網時代的爆炸性發展。

高錕教授1970年返回香港，擔任香港中文大學電子系講座教授，並於1987至1996年出任香港中文大學第三任校長。高錕教授於2018年逝世，享年84歲。高錕教授的成就在光學和光電子學領域具有重要的指導作用，他的研究貢獻推動了這些領域的科學研究和技術發展，對現代通訊技術的發展具有重要意義。

光纖實質是一種由玻璃或塑料製成的纖維，光纖的核心由玻璃「纖芯」（Core）製成，而纖芯外圍被一層折射率較低的「包層」（Cladding）覆蓋，它看來只是一條非常幼細的透明髮絲。光訊號能在特製的光學纖維中以「全內反射原理」（Total Internal Reflection）傳輸。以下先讓我們了解甚麼是折射現象與其相關定律。

香港中文大學第三任校長、諾貝爾物理學獎得主、中國科學院院士、大紫荊勳賢高錕教授

折射率與折射定律

在真空情況下（或外太空），光線的傳播速度最快，為每秒299792458米（約3×108m/s）。不同介質有着不同密度，當光線進入不同介質時，會以不同速度傳播，速度的改變使光線改變其前進方向，稱為「折射」。不同物質能產生不同程度的折射，較高密度介質有較大的「折射率」（Refractive Index）。

折射方向與程度是基於「折射定律」（「斯涅耳定律」（Snell\'s Law））︰「入射角」（Angle of Incidence）和「折射角」（Angle of Refraction）之間的正弦值的比例，等於兩個介質的折射率的比例。