經(jīng)過(guò)數(shù)十年來(lái)指數(shù)式的增長(zhǎng)，光纖通信的速度可能遇到了瓶頸。

　　自二十世紀(jì)80年代以來(lái)，光纖中每秒可以傳送的信息字節(jié)數(shù)已經(jīng)增加了大約1000萬(wàn)倍。即使是在上個(gè)世紀(jì)末期電子技術(shù)飛速發(fā)展的前提下，這樣的發(fā)展速度也是驚人的，甚至超過(guò)了。同時(shí)期集成電路芯片上的晶體管數(shù)量的增長(zhǎng)速度。對(duì)于后者，有摩爾定律預(yù)測(cè)其增長(zhǎng)趨勢(shì)，光纖通信也需要這樣的定律，就讓我們把它稱(chēng)為凱克定律吧，以紀(jì)念唐納德·凱克。他是低損耗光纖的共同發(fā)明者之一，并且推動(dòng)了光纖通信容量的逐漸增長(zhǎng)。也許，給這樣的增長(zhǎng)趨勢(shì)和規(guī)律取一個(gè)有趣的名字，有助于為這一盡管不廣為人知，卻無(wú)比重要的工業(yè)成就吸引更多的目光。

　　摩爾定律吸引著所有的眼球，但是只有將它所代表的高速電子器件的發(fā)展，和光纖通信的發(fā)展結(jié)合在一起，才有了現(xiàn)在不可思議的“網(wǎng)絡(luò)奇跡”。電子與電子之間的相互作用較強(qiáng)，這一特性對(duì)于數(shù)字和存儲(chǔ)器中的高速開(kāi)關(guān)電子器件來(lái)說(shuō)是優(yōu)勢(shì)，而對(duì)于長(zhǎng)距離信號(hào)傳輸，相互作用較弱的光子反而更具優(yōu)勢(shì)，它們結(jié)合起來(lái)，才實(shí)現(xiàn)了技術(shù)革命，才塑造了我們身處的這個(gè)時(shí)代。

　　現(xiàn)在，半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)面臨著維持摩爾定律的巨大挑戰(zhàn)，光纖光學(xué)在艱難地試圖維持高速發(fā)展的趨勢(shì)。過(guò)去幾十年來(lái)，一系列技術(shù)進(jìn)步使得通信行業(yè)的從業(yè)者可以不斷地提高光纖通信網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸速率，但是，幾乎所有容易改進(jìn)的地方都已經(jīng)到了極限，為了繼續(xù)維持發(fā)展的態(tài)勢(shì)，他們必須做出真正偉大的創(chuàng)新。

光纖通信又將如何繼續(xù)提升？" height="134" width="550"/>

　　圖注：光纖數(shù)據(jù)容量在過(guò)去的數(shù)十年內(nèi)始終呈指數(shù)式增長(zhǎng)，圖是根據(jù)唐納德·凱克收集的數(shù)據(jù)繪制的，從中可以追蹤到通常出現(xiàn)于商業(yè)應(yīng)用之的突破性“偉大實(shí)驗(yàn)”，從圖上可以看到在波分復(fù)用技術(shù)應(yīng)用之前和之后（亮藍(lán)色區(qū)域）通信容量的增長(zhǎng)。

　　現(xiàn)在使用的光纖內(nèi)芯是直徑9微米的玻璃細(xì)絲，它對(duì)波長(zhǎng)1.55微米的紅外光幾乎是完全透明的。在光纖內(nèi)芯外面，包裹著超過(guò)50微米厚的玻璃覆層，相比玻璃內(nèi)芯材料，它們的折射率較低。因此，在其中傳播的激光信號(hào)就被限制在內(nèi)芯之中，并且通過(guò)內(nèi)反射沿著光纖曲折著向前傳播。

　　這些激光脈沖信號(hào)以每秒20萬(wàn)千米的速度在光纖中飛快地傳播——由于介質(zhì)的存在，這里的光速只是真空光速的三分之二。除了原子核占據(jù)的極少空間，光纖內(nèi)芯材料內(nèi)部幾乎是一片空曠，但是總還是會(huì)有光子撞上其中某個(gè)原子核，即發(fā)生散射。光信號(hào)傳播的距離越長(zhǎng)，被散射的光子就越多，它們逃逸到外面的覆層和保護(hù)層，導(dǎo)致信號(hào)衰減。一般經(jīng)過(guò)50千米的傳播，90%的光信號(hào)就在衰減中丟失了，大部分是由于散射效應(yīng)。