9月11日下午，综合楼904报告厅座无虚席，信息工程学院院长张茹教授以《纤芯传信循物理，光波载码演数章》为题，为2025级信息工程学院与空天信息学院300余名新生讲授“院长开学第一课”。副校长兼空天信息学院院长滕启治、信息工程学院相关教师代表及学生代表一同聆听。

光纤通信的发展

 

本次讲座由数理基础出发，从五个板块介绍了光纤通信。院长提到通信的本质是信息的传输，光传输相比电传输具有低损耗、抗干扰、高速率、低成本等显著优势。而中国通过国家决策，逐步建成了“八纵八横”光缆骨干网，奠定了现代信息网络的基础。从1G到5G，移动通信技术的演进体现了从模拟到数字、从窄带到宽带的飞跃。最终，“光纤之父”高锟提出的理论为光通信时代奠定了基础，其贡献获得了诺贝尔物理学奖的认可。

 

接着院长介绍了光纤的物理结构、制造工艺和分类。光纤由纤芯、包层和涂覆层构成，其制备需经过制造预制棒和高温拉丝等复杂工艺。

根据传输模式，可分为单模和多模光纤；根据折射率分布，可分为阶跃型和梯度型等。国际电信联盟（ITU-T）制定了G.652、G.653等一系列标准规范。“数值孔径（NA）”是衡量光纤集光能力的关键参数，取决于纤芯与包层的折射率差。

 

光纤制备及特性

 

这一章节，院长告诉我们，光能在光纤中远距离传输，其核心原理是“全反射”。由于纤芯折射率高于包层，当光在界面处的入射角大于临界角时，光会被完全反射回纤芯，从而沿光纤传播。数值孔径（NA）量化了光纤接收和传导光的能力，值越大，集光能力越强。

 

光纤的传输机制

光波是电磁波的一种，其电磁理论由麦克斯韦预言并由赫兹实验证实。光纤通信利用特定波长的光波作为载体，其工作波段主要分为O、E、S、C、L、U六个波段，覆盖了1260nm至1675nm的波长范围。麦克斯韦方程组是描述所有宏观电磁现象的基本规律，统一解释了电场与磁场的产生与变化。

电磁波

 

在最后一章，我们了解到光发射机的核心是将电信号转换为光信号的光源，主要为半导体激光器（LD）和发光二极管（LED）。其发光机理基于半导体能带理论：电子从导带跃迁至价带时，会释放出相应能量的光子。LD通过粒子数反转实现受激发射，产生激光；LED则依靠自发辐射发光。

新生感悟

作为新生，院长的开学第一课让我心里满是触动。从前辈突破技术难关的故事，到如今国家在相关领域的坚实基础，我不仅看清了专业方向，更感受到那份探索精神的力量。未来几年，我想沉下心打好基础，认真对待每门课，多思考、多实践，找到兴趣所在。也希望像前辈们一样，带着热爱在领域里踏实前行，将来为行业、为社会尽一份力。——计科25-1 王梁宇

张茹教授的开学第一课，以五大板块清晰解构光纤通信的奥秘。从光传输低损耗、抗干扰的优势，到中国“八纵八横”光缆网的坚实根基，再到“光纤之父”高锟的理论突破。科技与国家发展紧密相连，密不可分。全反射原理、数值孔径参数、半导体光源的工作机制，更让我悟透光纤通信的数理内核。“以光为刃、以纤为刃”的精神叩击心弦，也更坚定了我深研技术、助力数字未来的初心，不负时代对科技学习者的期许。

吾辈青年，值此盛世，莫负青春，以吾辈之青春构筑盛世之中华！——计科25-2马睿阳

 

通过本次讲座，新生们深入了解了光纤传输原理，更领悟到“以光为刃、以纤为刃”的科技精神，愿以此为起点，在信息时代浪潮中劈波斩浪，共筑数字未来！

来源：信息工程学院

编辑：周哲俊

审核：徐文东