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光纤
光导纤维就是大家口中常说的光纤，别看它尺寸很小，最核心部分的直径只有1毫米的几十分之一，比我们的头发丝（40-50微米）还要细上一些。你可别以为它细就小瞧了它，以它为基础构筑的互联网为今天海量的信息传输作出了巨大贡献。可以毫不夸张地说，没有光导纤维的发展，就没有今天便捷的互联网时代。
上世纪六十年代，随着第一台激光器的问世，人们就开始探索用光来传输信息的可能性，即用光波来加载信息，通过一种介质长距离低损耗地传输信息。相比于用电缆、铜线传输电信号，用介质传输光信号将有着传输容量大、传输速度快、抗电磁干扰能力强、保密性好，以及重量轻、成本低等优点。
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光纤的诞生
1966年，年轻的高琨博士发表了一篇重要的论文，论述了用一种介质纤维传输光频能量的可能性，而这种介质就是今天我们所广泛使用的石英玻璃光导纤维。高锟指出，如果能够减小光信号在介质中的损耗值，就可能实现长距离大容量的光通信，而当时的玻璃无法承担光导纤维的重任，因为玻璃中的杂质造成了极大的传输损耗，于是高锟博士不断游说世界上著名的光学玻璃生产企业，希望他们改进技术，研发高纯度低损耗玻璃，但是大部分的公司都拒绝了他的建议，因为他们认为这项工作无意义且耗资巨大。唯独康宁公司。就是大家家里那口康宁锅的生产公司。它意识到使用光进行通信的潜力与优势，投入了资金和研发人员，很快地用化学沉积法制备了衰减值低至20dB/km，也就是经过1公里的传输，光能衰减至初始值的1/100的光纤。
高琨及其夫人/来源网络
今天，随着市场的需求和技术的提高，商业化的石英光纤在近红外波长处的损耗已经能够达到0.2dB/km，即经过1公里后光能衰减至初始值的95.5%，由于光在光导纤维中的传输损耗比电在电线传导的损耗低得多，从海底国际光缆到光纤入户，基于石英玻璃的各类光纤已经得到了广泛的应用。而高锟博士也因为“有关光在纤维中的传输以用于光学通信方面”的杰出成就获得了2009年的诺贝尔物理奖。
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光纤的原理
光之所以能够在玻璃纤维中传输，即使将光纤弯曲，也可以做到光不能从中泄露出来，并不是由于光在其中放弃了直线传播的特性，而是因为光纤的结构设计以及光线入射角的特殊设定，保证了光在玻璃纤维中一直以全反射的形式直线传播。就像一束光在空气和玻璃的界面处入射会导致部分光被反射，其余部分在玻璃内部折射传输，当遭遇第二个玻璃与空气界面时，又会有一部分光被泄露出去，而如果改变入射角度，就有可能实现如图所示的第二个界面处的全反射传播，保证了光能被导引在介质中而不至于泄露。其实不仅仅玻璃能够充当全反射介质，其他物质，包括水也能导引光线，我们做了这样的实验，将一束激光照射在水箱中，从出口处流出的弯曲水流同样被照亮，意味着光线在水的束流中同样经历了全反射，传输路径被导引。
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光纤的应用前景
作为光通信网络的基本组成单元，石英玻璃光纤有非常诱人的应用前景，石英的成分是二氧化硅，我们都知道，氧和硅是地球上储存含量最丰富的两种元素，是沙子和岩石的主要成分，这意味着光导纤维的制造成本会很低，而且光纤的重量很轻，性能非常稳定，成熟的光纤制备技术和成分提纯技术保证了光纤在1.31微米和1.55微米这两个光波长处有极低的传输损耗。
目前，光导纤维充当了信息传输的主要通道，是从大洲到大洲，城市到城市、楼宇到楼宇、机柜到机柜、甚至芯片到芯片之间的信息高速公路。
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石英光纤的优势
1、石英在很宽的波长范围内都是光学透明的。如果光纤预制棒是采用特定方法制造的非常纯（参阅光纤制造），那么在近红外光光谱区域，尤其是在1500nm波长附近，具有很低的吸收和散射损耗，为0.2dB/km量级（如图1）。
2、石英在很高温度下可以拉制成光纤，并且玻璃转化温度范围也比较宽（相对较浅的粘度曲线）。
3、石英光纤很用以切割和熔接。
4、石英光纤具有很强的机械强度可以抵抗拉伸甚至弯曲，前提是光纤不是太粗并且光纤表面实现已经被处理好。采用一个聚合物保护套可以进一步的提高光纤的机械强度。石英管线端口即使采用非常简单的切割也能得到很平滑的、质量很好的表面。
5、石英的化学组分是非常稳定的。尤其是，它不是吸湿的。
6、石英玻璃可以掺杂各种材料。掺杂的一个目的是为了提高折射率（例如掺杂GeO2 或Al2O3 ）或者降低折射率（例如掺氟或者B2O3 ）。也可以掺杂激光活性离子（参阅稀土掺杂光纤）得到活性光纤，应用到光纤放大器或光纤激光器中。有时掺杂光纤纤芯也有时掺杂光纤包层，这样材料变成铝硅酸盐，锗硅酸盐，磷硅酸盐或者硼硅酸盐玻璃。尤其是活性光纤，纯的石英不适宜于作为宿主玻璃，因为它对于稀土离子的溶解度很低。这回由于掺杂离子形成团簇而引起淬灭效应，即使掺杂浓度适中的情况下也会发生。从这一角度考虑，铝硅酸盐玻璃更加适合。
图1：石英的损耗。在长波长区域，与振动共振效应相关的红外光吸收占主导。而较短波长区域，由无法避免的强度涨落引起的瑞利散射更加重要。在1550nm附近损耗有一个最小值约为0.2dB/km。很多通信光纤都是该量级。如果光纤包含氢氧根离子，那么在1390nm和1240nm附近还可以看到附加的峰值。
7、石英具有很高的损伤阈值，即不易发生诸如激光诱导击穿等现象。这在应用到放大短脉冲的光纤放大器时非常重要。
8、石英具有很低的克尔非线性效应，当非线性效应是有害效应时石英光纤的这一特性是非常有利的。然而，石英也非常适合产生克尔效应，由于很弱的吸收，因此三阶非线性系数与吸收系数的比值很大（尤其是在1500nm波长附近），而且弱的非线性效应可以在很长距离上积累利用。
石英光纤可以应用到很多领域，例如光纤通信（非常短距离采用塑料光纤的情况除外），大多数的光纤激光器和放大器，以及光纤传感器。在发展各种不同石英光纤方面的很多工作和努力也进一步提高了这种光纤的性能，使其相比于其他材料有优势。
还有采用纯的石英制造的光子晶体光纤，包含小的空气孔。它实现导波可以减小包层的折射率（通过提高空气的比例），也可以利用光子带隙效应。
有些特殊领域需要采用一些非石英光纤：
1.磷酸盐玻璃在需要稀土离子掺杂浓度的情况下需要用到。
2.氟化物光纤包含重金属可以用于传输中红外光，以及当光纤激光器或放大器需要低能量的激光跃迁、很长的亚稳态寿命时。
3.塑料光纤（聚合物光纤）更加便宜并且比石英光纤更粗，可以用于照明或者短距离数据传输。
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