说起光纤不得不提起硅这个神奇的类金属元素。人们只知道大量消耗的钢铁、水泥和煤炭等矿物资源，其实，人类消耗的硅的数量远超过了它们。用于提取硅的矿物一般指石英（SiO2），但含硅的矿物不只是石英，矿物学分类中呈架状、岛状和链状结构的所有硅酸盐矿物都含有硅，如钾长石［K（AlSi3O8）］。石英和长石类矿物以及其他硅酸盐矿物构成了建筑用砂的主要成分，硅含量大多超过70%，仅建筑用砂这一项就超过了其他所有矿物资源。

硅的用途远不止如此，它的金属用途前面已有所述。我们知道，以石英矿物为原料制成的玻璃和陶瓷始终也离不开我们的生活。

制造光纤的神秘物质其实就是再简单不过的，用石英矿物所烧制而成的玻璃，而玻璃纤维就是用一种高纯度玻璃制成的。

光纤，顾名思义就是能传导光的纤维，这种纤维就是上面说的玻璃纤维，而光指的是激光，也就是说玻璃纤维是光的“良导体”，正如铜是电子的良导体一样。

光纤的发明是人类的又一大壮举。有了它，人类才真正在全球范围内构成了信息技术的神经网，使得地球上每一个角落的通信设备都能连接起来，且成本更为低廉。

光纤一般由两层组成，里面的一层称为内芯，是玻璃纤维，通俗地说就是玻璃丝，直径一般为几十微米或几微米，比一根头发丝还要细；外面一层称为包层，也是玻璃纤维。为了保护光纤，包层外往往还覆盖着一层塑料。光纤内芯的折射率通常大大高于包层，光在内芯通行无阻，而由于包层光的反射作用能使光束集中，因此光纤无论怎样弯曲，在其中通过的光线所受到的影响都非常微小。

与电缆通信相比，光纤通信有许多优点：传输的信息量大、传送距离远、体积小、重量轻、绝缘性能好、力学强度高、保密性强、成本低。它不受无线电频率的干扰，可以在同一条通路上进行双向传输。

光纤的最大特点是传输信息的容量非常大。按理论推算，一根光纤在一秒钟内能够传输2.5×1012比特（比特是指二进制数字中的位，为信息量的最小单位）。美国国会图书馆所藏书刊拥有的信息量超过500×1012比特，如果按500×1012比特来计算，这座世界著名的图书馆的全部信息，用一根光纤只要花200秒钟的时间就能传送完毕。但实际上光纤通信容量通常受到端机速率的限制，远远达不到理论的数字。

漫长的激光通信线路将把世界各大洲的各种通信设备连在一起。传送模拟信号力不从心的光纤却能快速传送数字信号。光纤已成为数字通信网中理想的传输介质，在局域网和用户网领域，光纤将成为与数据库以及与干线—支路连接的宽带通道与入口。

1983年美国电报电话公司率先建成了从纽约到波士顿全长为6 000千米的长途光纤通信干线。光纤通信不仅可在陆地上使用，而且广泛使用在海洋上。全长为2 200千米的澳大利亚至新西兰的海底光缆，已于1992年3月投入使用。这条光缆能同时供9万路电话通话或进行可视电话、彩色传真、高清晰度电视、宽带数字通信和高速信息传输。之后，全球光纤光缆投资如火如荼。

2014年，全球光纤光缆制造商出货量达到3.17亿芯千米，其中中国光缆出货量达1.41亿芯千米，占全球光纤光缆总量的48%。这个数字远远高于烽火通信科技股份有限公司熊向峰在2011年所做的预测（表3-2）。

表3-2　2008—2015全球光缆需求量（单位：万芯千米）(www.daowen.com)

注：2012年后的数字是烽火通信科技股份有限公司在2011年曾对光纤光缆所做的预测。

国际电信联盟最新发布的报告显示，2014年全球互联网用户由一年前的27亿人增至30亿人。5年前，全球的互联网用户仅为20亿，今天全球40%的人都在使用互联网。

在通信领域光纤是否可以全部替代铜缆呢？

目前光进铜退的技术主要是PON技术（EPON/GPON/APON等）。PON是无源光网络的英文缩写。无源光网络与传统的铜网络不同，其网络中除了局端设备（OLT）和用户端设备（ONU）之外，其余全部是光纤，也就是无源器件。因此，不存在网络设备供电、设备损坏维护和雷击等问题。

而且，由于光纤光缆的价格持续下降（1千米单模光纤的价格从2000年的1 000元下降到2014年的不足100元），所以与铜缆比起来，光纤几乎可看作是免费的线路。

我国缺铜，光进铜退还可以节省大量的铜消耗。

以长度为1千米、直径为0.4毫米的通信电缆为例，1对电路需要使用2.237千克铜。如果按2012年9月的铜价为6万元/吨计算，1对电路1千米的铜成本为134元。也就是说，600对电路1千米的铜成本达8万元。从带宽来看，如果以每对电路64K的普通固话基本带宽来计算，600对电路为38.4M。即使600对全部使用1M的ADSL，整体带宽也仅为600M。与铜相比，1千米光纤的价格大约为85～90元，该价格已低于同里程的铜成本，即使2014年底的铜价降至每吨5万元，光纤电缆的成本还是低于铜电缆的，且节约的铜金属为33.47万吨。

单根光纤的带宽至少可以达到155M的水平，一般可以达到2.5～10G，最高可达40G。让我们来做一个粗略的估算：同样100米长的铜电缆和光缆，若传递信息的频带宽同为4×103M，则铜电缆需直径58毫米的铜缆656股，总重量为219 760千克，电缆外部的总直径为1 458毫米，其价值为131.2万美元。而光缆只要一根直径为8.7毫米的光纤，其总重量仅为6.6千克，价值只有680美元。再做一个比较，一根长1千米、直径125毫米的光导纤维，仅重30克。它的重量是铜电缆的千万分之三，价格为铜电缆的万分之五。

李克强总理多次提出的我国的“网费贵、网速慢”的问题，主要原因还是在于有的铜电信电缆没有完全被光纤通信电缆所替换。2014年，全国互联网用户接入数达到2.04亿户，光纤到户的用户占比仅为38.4%，8M以上，包括10M、20M、50M、100M的用户占到宽带用户的46%，也不到一半。

显而易见，光纤通信代替普通电缆通信，既可以节省大量的金属材料，也可以解决李克强总理所担心的网速慢的问题。光纤通信已经逐渐代替普通电缆通信，信息技术已经产生了革命性的变革。