光纖通信發(fā)展簡(jiǎn)史

光纖通信發(fā)展簡(jiǎn)史
伴隨社會(huì)的進(jìn)步與發(fā)展，以及人們?nèi)找嬖鲩L(zhǎng)的物質(zhì)與文化需求，通信向大容量，長(zhǎng)距離的方向發(fā)展已經(jīng)是必然的發(fā)展趨勢(shì)。由于光波具有極高的頻率（大約3 億兆赫茲），也就是說(shuō)是具有極高的寬帶從而可以容納巨大的通信信息，所以用光波作為載體來(lái)進(jìn)行通信一直是人們幾百年來(lái)追求的目標(biāo)所在。

1、光纖通信的里程碑

在六十年代中期以前，人們雖然歷經(jīng)苦心研究過(guò)光圈波導(dǎo)、氣體透鏡波導(dǎo)、空心金屬波導(dǎo)管等，想用它們作為傳送光波的媒體以實(shí)現(xiàn)通信，但終因它們或者衰耗過(guò)大或者造價(jià)昂貴而無(wú)法實(shí)用化。也就是說(shuō)歷經(jīng)幾百年人們始終沒(méi)有找到傳輸光波的理想傳送媒體。

一九六六年七月，英藉、華裔學(xué)者高錕博士（K.C.Kao）在PIEE 雜志上發(fā)表了一篇十分著名的文章《用于光頻的光纖表面波導(dǎo)》，該文從理論上分析證明了用光纖作為傳輸媒體以實(shí)現(xiàn)光通信的可能性，并設(shè)計(jì)了通信用光纖的波導(dǎo)結(jié)（即階躍光纖）。更重要的是科學(xué)地予言了制造通信用的超低耗光纖的可能性，即加強(qiáng)原材料提純，加入適當(dāng)?shù)膿诫s劑，可以把光纖的衰耗系數(shù)降低到20dB/km以下。而當(dāng)時(shí)世界上只能制造用于工業(yè)、醫(yī)學(xué)方面的光纖，其衰耗在1000dB/km以上。對(duì)于制造衰耗在20dB/km 以下的光纖，被認(rèn)為是可望不可及的。以后的事實(shí)發(fā)展雄辯地證明了高錕博士文章的理論性和科學(xué)大膽予言的正確性，所以該文被譽(yù)為光纖通信的里程碑。

2、導(dǎo)火索

一九七０年美國(guó)康寧玻璃公司根據(jù)高錕文章的設(shè)想，用改進(jìn)型化學(xué)相沉積法（MCVD 法）制造出當(dāng)時(shí)世界上第一根超低耗光纖，成為使光纖通信爆炸性競(jìng)相發(fā)展的導(dǎo)火索。

雖然當(dāng)時(shí)康寧玻璃公司制造出的光纖只有幾米長(zhǎng)，衰耗約20dB/km，而且?guī)讉€(gè)小時(shí)之后便損壞了。但它畢竟證明了用當(dāng)時(shí)的科學(xué)技術(shù)與工藝方法制造通信用的超低耗光纖是完全有可能的，也就是說(shuō)找到了實(shí)現(xiàn)低衰耗傳輸光波的理想傳輸媒體，是光通信研究的重大實(shí)質(zhì)性突破。

3、爆炸性發(fā)展

自一九七０年以后，世界各發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)光纖通信的研究?jī)A注了大量的人力與物力，其來(lái)勢(shì)之兇，規(guī)模之大、速度之快遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了人們的意料之外，從而使光纖通信技術(shù)取得了極其驚人的進(jìn)展。

從光纖的衰耗看：
七O年：20dB/km
七二年： 4 dB/km
七四年：1.1dB/km
七六年：0.5dB/km
七九年：0.2dB/km
九O年：0.14dB/km

它已經(jīng)接近石英光纖的理論衰耗極限值0.1dB/km。

從光器件看：
一九七O 年，美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室研制出世界上第一只在室溫下連續(xù)波工作的砷化鎵鋁半導(dǎo)體激光器，為光纖通信找到了合適的光源器件。后來(lái)逐漸發(fā)展到性能更好、壽命達(dá)幾萬(wàn)小時(shí)的異質(zhì)結(jié)條形激光器和現(xiàn)在的分布反饋式單縱模激光器（DFB）以及多量子阱激光器（MQW）。光接收器件也從簡(jiǎn)單的硅PIN 光二極管發(fā)展到量子效率達(dá)90％的Ⅲ-Ⅴ族雪崩光二極管APD。

從光纖通信系統(tǒng)看：

正是光纖制造技術(shù)和光電器件制造技術(shù)的飛速發(fā)展，以及大規(guī)模、超大規(guī)模集成電路技術(shù)和微處理機(jī)技術(shù)的發(fā)展，帶動(dòng)了光纖通信系統(tǒng)從小容量到大容量、從短距離到長(zhǎng)距離、從低水平到高水平、從舊體制（PDH）到新體制（SDH）的迅猛發(fā)展。

七六年，美國(guó)在亞特蘭大開通了世界上第一個(gè)實(shí)用化光纖通信系統(tǒng)。碼率為45Mb/s，中繼距離為10 km。八０年，多模光纖通信系統(tǒng)商用化（140Mb/s），并著手單模光纖通信系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)工作。

九０年，單模光纖通信系統(tǒng)進(jìn)入商用化階段（565Mb/s），并著手進(jìn)行零色散移位光纖和波分復(fù)用及相干通信的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，而且陸續(xù)制定數(shù)字同步體系（SDH）的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。

九三年，SDH產(chǎn)品開始商用化（622Mb/s 以下）。
九五年，2.5Gb/s 的SDH產(chǎn)品進(jìn)入商用化階段。
九六年，10Gb/s 的SDH產(chǎn)品進(jìn)入商用化階段。
九七年，采用波分復(fù)用技術(shù)（WDM）的20Gb/s 和40Gb/s 的SDH產(chǎn)品試驗(yàn)取得重大突破。

此外，在光孤子通信、超長(zhǎng)波長(zhǎng)通信和相干光通信方面也正在取得巨大進(jìn)展。

總之，從一九七０年到現(xiàn)在雖然只有短短不到三十年的時(shí)間，但光纖通信技術(shù)卻取得了極其驚人的進(jìn)展。用帶寬極寬的光波作為傳送信息的載體以實(shí)現(xiàn)通信，這一幾百年來(lái)人們夢(mèng)寐以求的幻想在今天已成為活生生的現(xiàn)實(shí)。然而就目前的光纖通信而言，其實(shí)際應(yīng)用僅是其潛在能力的2％左右，尚有巨大的潛力等待人們?nèi)ラ_發(fā)利用。因此，光纖通信技術(shù)并未停滯不前，而是向更高水平、更高階段方向發(fā)展。