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光纖通信的發展歷史

發布時間:2021-02-21 14:43:10

1. 光纖通信的發展

光纖通信是現代通信網的主要傳輸手段,它的發展歷史只有一二十年,已經歷三代:短波長多模光纖、長波長多模光纖和長波長單模光纖.採用光纖通信是通信史上的重大變革,美、日、英、法等20多個國家已宣布不再建設電纜通信線路,而致力於發展光纖通信.中國光纖通信已進入實用階段.
光纖通信的誕生和發展是電信史上的一次重要革命與衛星通信、移動通信並列為20世紀90年代的技術。進入21世紀後,由於網際網路業務的迅速發展和音頻、視頻、數據、多媒體應用的增長,對大容量(超高速和超長距離)光波傳輸系統和網路有了更為迫切的需求。
光纖通信就是利用光波作為載波來傳送信息,而以光纖作為傳輸介質實現信息傳輸,達到通信目的的一種最新通信技術。
通信的發展過程是以不斷提高載波頻率來擴大通信容量的過程,光頻作為載頻已達通信載波的上限,因為光是一種頻率極高的電磁波 ,因此用光作為載波進行通信容量極大,是過去通信方式的千百倍,具有極大的吸引力,光通信是人們早就追求的目標,也是通信發展的必然方向。
光纖通信與以往的電氣通信相比,主要區別在於有很多優點:它傳輸頻帶寬、通信容量大;傳輸損耗低、中繼距離長;線徑細、重量輕,原料為石英,節省金屬材料,有利於資源合理使用;絕緣、抗電磁干擾性能強;還具有抗腐蝕能力強、抗輻射能力強、可繞性好、無電火花、泄露小、保密性強等優點,可在特殊環境或軍事上使用。 FTTH可向用戶提供極豐富的帶寬,所以一直被認為是理想的接入方式,對於實現信息社會有重要作用,還需要大規模推廣和建設。FTTH所需要的光纖可能是現有已敷光纖的2~3倍。過去由於FTTH成本高,缺少寬頻視頻業務和寬頻內容等原因,使FTTH還未能提到日程上來,只有少量的試驗。由於光電子器件的進步,光收發模塊和光纖的價格大大降低;加上寬頻內容有所緩解,都加速了FTTH的實用化進程。
發達國家對FTTH的看法不完全相同:美國AT&T認為FTTH市場較小,在0F62003宣稱:FTTH在20-50年後才有市場。美國運行商Verizon和Sprint比較積極,要在10—12年內採用FTTH改造網路。日本NTT發展FTTH最早,已經有近200萬用戶。中國FTTH處於試點階段。 現廣泛採用的ADSL技術提供寬頻業務尚有一定優勢
與FTTH相比:①價格便宜②利用原有銅線網使工程建設簡單③對於1Mbps—500kbps影視節目的傳輸可滿足需求。FTTH大量推廣受制約。
對於不久的將來要發展的寬頻業務,如:網上教育,網上辦公,會議電視,網上游戲,遠程診療等雙向業務和HDTV高清數字電視,上下行傳輸不對稱的業務,ADSL就難以滿足。尤其是HDTV,經過壓縮,其傳輸速率尚需19.2Mbps。正在用H.264技術開發,可壓縮到5~6Mbps。通常認為對QOS有所保證的ADSL的最高傳輸速串是2Mbps,仍難以傳輸HDTV。可以認為HDTV是FTTH的主要推動力。即HDTV業務到來時,非FTTH不可。 通常有P2P點對點和PON無源光網路兩大類。
F2P方案一一優點:各用戶獨立傳輸,互不影響,體制變動靈活;可以採用廉價的低速光電子模塊;傳輸距離長。缺點:為了減少用戶直接到局的光纖和管道,需要在用戶區安置1個匯總用戶的有源節點。
PON方案——優點:無源網路維護簡單;原則上可以節省光電子器件和光纖。缺點:需要採用昂貴的高速光電子模塊;需要採用區分用戶距離不同的電子模塊,以避免各用戶上行信號互相沖突;傳輸距離受PON分比而縮短;各用戶的下行帶寬互相佔用,如果用戶帶寬得不到保證時,不單是要網路擴容,還需要更換PON和更換用戶模塊來解決。(按照市場價格,PEP比PON經濟)
PON有多種,一般有如下幾種:(1)APON:即ATM-PON,適合ATM交換網路。(2)BPON:即寬頻的PON。(3)OPON:採用通用幀處理的OFP-PON。(4)EPON:採用乙太網技術的PON,GPON是千兆乙太網的PON。(5)WDM-PON:採用波分復用來區分用戶的PON,由於用戶與波長有關,使維護不便,在FTTH中很少採用。
無線接入技術發展迅速。可用作WLAN的IEEE802.11g協議,傳輸帶寬可達54Mbps,覆蓋范圍達100米以上,已可商用。如果採用無線接入WLAN作用戶的數據傳輸,包括:上下行數據和點播電視VOD的上行數據,對於一般用戶其上行不大,IEEE802.11g是可以滿足的。而採用光纖的FTTH主要是解決HDTV寬頻視頻的下行傳輸,當然在需要時也可包含一些下行數據。這就形成「光纖到家庭+無線接入」(FTTH+無線接入)的家庭網路。這種家庭網路,如果採用PON,就特別簡單,因為此PON無上行信號,就不需要測距的電子模塊,成本大大降低,維護簡單。如果,所屬PON的用戶群體,被無線城域網WiMAX(1EEE802.16)覆蓋而可利用,那麼可不必建設專用的WLAN。接入網採用無線是趨勢,但無線接入網仍需要密布於用戶臨近的光纖網來支撐,與FTTH相差無幾。FTTH+無線接入是未來的發展趨勢。
光交換的發展
實際上可表示為:通信輸+交換。
光纖只是解決傳輸問題,還需要解決光的交換問題。過去,通信網都是由金屬線纜構成的,傳輸的是電子信號,交換是採用電子交換機。通信網除了用戶末端一小段外,都是光纖,傳輸的是光信號。合理的方法應該採用光交換。但由於光開關器件不成熟,只能採用的是「光-電-光」方式來解決光網的交換,即把光信號變成電信號,用電子交換後,再變還光信號。顯然是不合理的辦法,是效串不高和不經濟的。正在開發大容量的光開關,以實現光交換網路,特別是所謂ASON-自動交換光網路。通常在光網里傳輸的信息,一般速度都是xGbps的,電子開關不能勝任。一般要在低次群中實現電子交換。而光交換可實現高速XGbDs的交換。當然,也不是說,一切都要用光交換,特別是低速,顆粒小的信號的交換,應採用成熟的電子交換,沒有必要採用不成熟的
大容量的光交換。當前,在數據網中,信號以「包」的形式出現,採用所謂「包交換」。包的顆粒比較小,可採用電子交換。然而,在大量同方向的包匯總後,數量很大時,就應該採用容量大的光交換。
少通道大容量的光交換已有實用。如用於保護、下路和小量通路調度等。一般採用機械光開關、熱光開關來實現。由於這些光開關的體積、功耗和集成度的限制,通路數一般在8—16個。
電子交換一般有「空分」和「時分」方式。在光交換中有「空分」、「時分」和「波長交換」。光纖通信很少採用光時分交換。
光空分交換:一般採用光開關可以把光信號從某一光纖轉到另一光纖。空分的光開關有機械的、半導體的和熱光開關等。採用集成技術,開發出MEM微電機光開關,其體積小到mm。已開發出1296x1296MEM光交換機(Lucent),屬於試驗性質的。
光波長交換:是對各交換對象賦於1個特定的波長。於是,發送某1特定波長就可對某特定對象通信。實現光波長交換的關鍵是需要開發實用化的可變波長的光源,光濾波器和集成的低功耗的可靠的光開關陣列等。已開發出640x640半導體光開關+AWG的空分與波長的相結合的交叉連接試驗系統(corning)。採用光空分和光波分可構成非常靈活的光交換網。日本NTT在Chitose市進行了採用波長路由交換的現場試驗,半徑5公里,共有43個終端節,(試用5個節點),速率為2.5Gbps。
自動交換的光網,稱為ASON,是進一步發展的方向。
集成光電子器件的發展
如同電子器件那樣,光電子器件也要走向集成化。雖然不是所有的光電子器件都要集成,但會有相當的一部分是需要而且是可以集成的。目前正在發展的PLC-平面光波導線路,如同一塊印刷電路板,可以把光電子器件組裝於其上,也可以直接集成為一個光電子器件。要實現FTTH也好,ASON也好,都需要有新的、體積小的和廉價的和集成的光電子器件。
光纖通信的市場
眾所周知,2000年IT行業泡沫,使光纖通信產業生產規模爆炸性地發展,產品生產過剩。無論是光傳輸設備,光電子器件和光纖的價格都狂跌。特別是光纖,每公里泡沫時期價格為¥1200,價格Y100左右1公里,比銅線還便宜。光纖通信的市場何時能恢復?
根據RHK的對北美通信產業投入的統計和預測,如圖2.在2002年是最低谷,相當於倒退4年。有所回升,但還不能恢復。按此推測,在2007-2008年才能復元。光纖通信的市場也隨IT市場好轉。這些好轉,在相當大的程度是由FTTH和寬頻數字電視所帶動的。
FTTH畢竟是信息社會的需求,光纖通信的市場一定有美好的情景。發達國家的FTTH已經開始建設,已經有相當的市場。大體上看,器件和設備隨市場的需要,其利潤會逐步回升,2007-2008年可能良好。但光纖產業,盡管反傾銷成功,價格也仍低迷不起,利潤甚微。實際上,在世界范圍內,光纖的生產規模過大,而FTTH的發展速度受社會環境、包括市民的經濟條件和數字電視的發展的影響,上升緩慢。據了解,有大公司封存幾個光纖廠,根據市場情況,可隨時啟動生產,其結果是始終供大於求。供不應求才能漲價,是通常的市場規律,所以光纖產業要想厚利,可能是2009年後的事情。中國經濟不發達地區和小城鎮,還需要建設光纖線路,但光纖用量仍然處於供大於求的范圍內。
對中國市場,FTTH受ADSL的挑戰和數字電視HDTV發展的制約,會有所延後。中國大量建設FTTH的社會環境和條件尚未具備,可能需要等待一段時間。不過,北京奧運會需要HDTV的推動和設備價格的下降,會促進FTTH的發展。預計在2007-2008年在中國FTTH可開始推廣。不過也有些大城市的所謂中心商業區CBD,有比較強的經濟力量,已經採用光纖到住地PTTP來建設。總的來說,中國的FTTH處於試點階段。試點的作用,一方面是摸索技術和建設的經驗,另一方面,還起競爭搶佔用戶的作用。所以,電信運行商,地方業主都積極對FTTH試點,以便發展寬頻業務。因此,廣播運行商受到巨大的挑戰,廣播商應加快發展數字電視的進程,並且要充實節目內容和採取有競爭力的商業模式。如果廣播商要發展VOD點播電視,還需要對電纜電視網雙向改造,如果採用光纖網,可更充分地適應未來的技術發展和市場需求。
寬頻中國戰略
工業和信息化部在2012年5月發布的《寬頻網路基礎設施「十二五」規劃》中提出,到2015年,全國基本實現「城市光纖到樓入戶,農村寬頻進鄉入村」。城市家庭接入帶寬達到20兆比特/秒,農村家庭接入帶寬達到4兆比特/秒;實現光纖到戶覆蓋兩億戶,用戶超過4000萬,城市新建住宅光纖到戶率達到60%以上。
「我國寬頻市場的接入方式與技術以ADSL為主,而其他寬頻速率高的國家基本上是以光纖接入為主。」中國工程院院士趙梓森說,實現光纖入戶是寬頻戰略最重要的一環。
中國科學院院士干福熹表示,光纖通信具有信息容量大、傳輸距離遠、信號干擾小等優點。全世界通信系統中,90%以上的信息量都是經過光纖傳輸的。未來5~10年,我國規模實施光纖到戶每年所需的光纖預計在一億公里以上,從而為國內光纖通信業發展帶來很好的機遇。
據國際電信聯盟最新統計,全球已推出寬頻戰略的國家和經濟體達112個。寬頻戰略的實施,必將帶來光纖接入大發展,並使光纖寬頻產業成為整個信息通信產業中成長最快、發展空間最大的產業之一。 全球光纖到戶熱點門戶網站——中國光纖通信網,是目前國內領先的光纖通信資訊類門戶網站。隨著中國三網融合和光纖到戶的飛速發展,供用戶交流的網上平台更少,專業的資訊比較分散。而中國光纖通信門戶的開放,為行業內企業,用戶,愛好者提供了一個在網路上的互相傳遞業界資訊,交換產品信息等提供了一個大型專業的平台。
中國光纖通信門戶的優勢在於以提供行業資訊,新聞,專業知識,無數的產品供求信息,以及開放式的運營模式,多樣化的增值服務,人性化的版面設計等。使您能更好更領先的掌握行業中的動態,獲取更多的商機。從而為廣大光纖通信企業拓展網路業務,進軍電子商務提供不易多得的良機與契機。
中國光纖通信門戶特色:
信息交流,技術溝通,產品展示,資訊閱覽,新聞訂閱,供求關系,尋求商機,廣告服務,會員提升,企業建站,個性建設,協會資料,展會資源,行業人才,商務代理等。 行業政策、發展空間

2. 光通信技術的技術發展的歷史

1966年:高錕提出光傳輸理論;
1976年:實用化產品出現;
80年代:PDH開始規模使用;
90年代初:SDH標准完善,PDH仍為主力;
1994年:SDH逐步成為傳輸主力設備;
1998年:DWDM開始建設,ASON技術探討;
1999年:DWDM規模建設,全光網試驗;
2001年:MSTP出現並逐漸使用;
2003年: ASON/OADM 逐漸使用;
2005年:ASON規模建設,ROADM進入骨幹網。
光通信技術是構建光通信系統與網路的基礎,高速光傳輸設備、長距離光傳輸設備和智能光網路的發展、升級以及推廣應用,都取決於光通信器件技術進步和產品更新換代的支持。因此,通信技術的更新與升級將促使光通信器件不斷發展進步。
2010年中國生產製造的器件已佔全球25%以上市場份額;我國光器件市場規模在全球市場中的份額也已從2008年的17%增加到2010年的26%左右,市場規模達到93億人民幣,同比增長率更是高達30%。
我國通信市場的蓬勃發展以及我國通信設備商成功的海外市場拓展,正帶動本土光器件產業提速發展,我國通信光電器件產業在全球市場的重要地位也日益顯現。而下一代光通信系統的演進在很大程度上取決於通信光電子器件技術的進步,在這個市場與技術的轉折點上,我國光通信技術正面臨著重要的發展機遇。

3. 簡述光纖通信的發展歷程,有哪些主要事件對光纖通信有重大影響

懶得詳細地回答了。其實主要就兩個里程碑。一個是光纖的發明,這個繞不開高錕專。另一個是屬激光器的發明,典型的人物是梅曼。
一個提供了通道,一個提供了光源。至於光電轉換和電光轉換,則早在1905年就由愛因斯坦解決了。
有了低損耗的光纖和高亮度的光源,光纖通信就形成了閉環。

4. 光纖通信系統的發展

光纖通信是現代通信網的主要傳輸手段,它的發展歷史只有一二十年,已經歷三代:短波長多模光纖、長波長多模光纖和長波長單模光纖.採用光纖通信是通信史上的重大變革,美、日、英、法等20多個國家已宣布不再建設電纜通信線路,而致力於發展光纖通信.中國光纖通信已進入實用階段.
光纖通信的誕生和發展是電信史上的一次重要革命與衛星通信、移動通信並列為20世紀90年代的技術。進入21世紀後,由於網際網路業務的迅速發展和音頻、視頻、數據、多媒體應用的增長,對大容量(超高速和超長距離)光波傳輸系統和網路有了更為迫切的需求。
光纖通信就是利用光波作為載波來傳送信息,而以光纖作為傳輸介質實現信息傳輸,達到通信目的的一種最新通信技術。
通信的發展過程是以不斷提高載波頻率來擴大通信容量的過程,光頻作為載頻已達通信載波的上限,因為光是一種頻率極高的電磁波 ,因此用光作為載波進行通信容量極大,是過去通信方式的千百倍,具有極大的吸引力,光通信是人們早就追求的目標,也是通信發展的必然方向。
光纖通信與以往的電氣通信相比,主要區別在於有很多優點:它傳輸頻帶寬、通信容量大;傳輸損耗低、中繼距離長;線徑細、重量輕,原料為石英,節省金屬材料,有利於資源合理使用;絕緣、抗電磁干擾性能強;還具有抗腐蝕能力強、抗輻射能力強、可繞性好、無電火花、泄露小、保密性強等優點,可在特殊環境或軍事上使用。 FTTH可向用戶提供極豐富的帶寬,所以一直被認為是理想的接入方式,對於實現信息社會有重要作用,還需要大規模推廣和建設。FTTH所需要的光纖可能是現有已敷光纖的2~3倍。過去由於FTTH成本高,缺少寬頻視頻業務和寬頻內容等原因,使FTTH還未能提到日程上來,只有少量的試驗。由於光電子器件的進步,光收發模塊和光纖的價格大大降低;加上寬頻內容有所緩解,都加速了FTTH的實用化進程。
發達國家對FTTH的看法不完全相同:美國AT&T認為FTTH市場較小,在0F62003宣稱:FTTH在20-50年後才有市場。美國運行商Verizon和Sprint比較積極,要在10—12年內採用FTTH改造網路。日本NTT發展FTTH最早,已經有近200萬用戶。中國FTTH處於試點階段。 現廣泛採用的ADSL技術提供寬頻業務尚有一定優勢
與FTTH相比:①價格便宜②利用原有銅線網使工程建設簡單③對於1Mbps—500kbps影視節目的傳輸可滿足需求。FTTH大量推廣受制約。
對於不久的將來要發展的寬頻業務,如:網上教育,網上辦公,會議電視,網上游戲,遠程診療等雙向業務和HDTV高清數字電視,上下行傳輸不對稱的業務,ADSL就難以滿足。尤其是HDTV,經過壓縮,其傳輸速率尚需19.2Mbps。正在用H.264技術開發,可壓縮到5~6Mbps。通常認為對QOS有所保證的ADSL的最高傳輸速串是2Mbps,仍難以傳輸HDTV。可以認為HDTV是FTTH的主要推動力。即HDTV業務到來時,非FTTH不可。 通常有P2P點對點和PON無源光網路兩大類。
F2P方案一一優點:各用戶獨立傳輸,互不影響,體制變動靈活;可以採用廉價的低速光電子模塊;傳輸距離長。缺點:為了減少用戶直接到局的光纖和管道,需要在用戶區安置1個匯總用戶的有源節點。
PON方案——優點:無源網路維護簡單;原則上可以節省光電子器件和光纖。缺點:需要採用昂貴的高速光電子模塊;需要採用區分用戶距離不同的電子模塊,以避免各用戶上行信號互相沖突;傳輸距離受PON分比而縮短;各用戶的下行帶寬互相佔用,如果用戶帶寬得不到保證時,不單是要網路擴容,還需要更換PON和更換用戶模塊來解決。(按照市場價格,PEP比PON經濟)
PON有多種,一般有如下幾種:(1)APON:即ATM-PON,適合ATM交換網路。(2)BPON:即寬頻的PON。(3)OPON:採用通用幀處理的OFP-PON。(4)EPON:採用乙太網技術的PON,GPON是千兆乙太網的PON。(5)WDM-PON:採用波分復用來區分用戶的PON,由於用戶與波長有關,使維護不便,在FTTH中很少採用。
無線接入技術發展迅速。可用作WLAN的IEEE802.11g協議,傳輸帶寬可達54Mbps,覆蓋范圍達100米以上,已可商用。如果採用無線接入WLAN作用戶的數據傳輸,包括:上下行數據和點播電視VOD的上行數據,對於一般用戶其上行不大,IEEE802.11g是可以滿足的。而採用光纖的FTTH主要是解決HDTV寬頻視頻的下行傳輸,當然在需要時也可包含一些下行數據。這就形成「光纖到家庭+無線接入」(FTTH+無線接入)的家庭網路。這種家庭網路,如果採用PON,就特別簡單,因為此PON無上行信號,就不需要測距的電子模塊,成本大大降低,維護簡單。如果,所屬PON的用戶群體,被無線城域網WiMAX(1EEE802.16)覆蓋而可利用,那麼可不必建設專用的WLAN。接入網採用無線是趨勢,但無線接入網仍需要密布於用戶臨近的光纖網來支撐,與FTTH相差無幾。FTTH+無線接入是未來的發展趨勢。 實際上可表示為:通信輸+交換。
光纖只是解決傳輸問題,還需要解決光的交換問題。過去,通信網都是由金屬線纜構成的,傳輸的是電子信號,交換是採用電子交換機。通信網除了用戶末端一小段外,都是光纖,傳輸的是光信號。合理的方法應該採用光交換。但由於光開關器件不成熟,只能採用的是「光-電-光」方式來解決光網的交換,即把光信號變成電信號,用電子交換後,再變還光信號。顯然是不合理的辦法,是效串不高和不經濟的。正在開發大容量的光開關,以實現光交換網路,特別是所謂ASON-自動交換光網路。

通常在光網里傳輸的信息,一般速度都是xGbps的,電子開關不能勝任。一般要在低次群中實現電子交換。而光交換可實現高速XGbDs的交換。當然,也不是說,一切都要用光交換,特別是低速,顆粒小的信號的交換,應採用成熟的電子交換,沒有必要採用不成熟的
大容量的光交換。當前,在數據網中,信號以「包」的形式出現,採用所謂「包交換」。包的顆粒比較小,可採用電子交換。然而,在大量同方向的包匯總後,數量很大時,就應該採用容量大的光交換。
少通道大容量的光交換已有實用。如用於保護、下路和小量通路調度等。一般採用機械光開關、熱光開關來實現。由於這些光開關的體積、功耗和集成度的限制,通路數一般在8—16個。
電子交換一般有「空分」和「時分」方式。在光交換中有「空分」、「時分」和「波長交換」。光纖通信很少採用光時分交換。
光空分交換:一般採用光開關可以把光信號從某一光纖轉到另一光纖。空分的光開關有機械的、半導體的和熱光開關等。採用集成技術,開發出MEM微電機光開關,其體積小到mm。已開發出1296x1296MEM光交換機(Lucent),屬於試驗性質的。
光波長交換:是對各交換對象賦於1個特定的波長。於是,發送某1特定波長就可對某特定對象通信。實現光波長交換的關鍵是需要開發實用化的可變波長的光源,光濾波器和集成的低功耗的可靠的光開關陣列等。已開發出640x640半導體光開關+AWG的空分與波長的相結合的交叉連接試驗系統(corning)。採用光空分和光波分可構成非常靈活的光交換網。日本NTT在Chitose市進行了採用波長路由交換的現場試驗,半徑5公里,共有43個終端節,(試用5個節點),速率為2.5Gbps。
自動交換的光網,稱為ASON,是進一步發展的方向。
集成光電子器件的發展
如同電子器件那樣,光電子器件也要走向集成化。雖然不是所有的光電子器件都要集成,但會有相當的一部分是需要而且是可以集成的。目前正在發展的PLC-平面光波導線路,如同一塊印刷電路板,可以把光電子器件組裝於其上,也可以直接集成為一個光電子器件。要實現FTTH也好,ASON也好,都需要有新的、體積小的和廉價的和集成的光電子器件。 眾所周知,2000年IT行業泡沫,使光纖通信產業生產規模爆炸性地發展,產品生產過剩。無論是光傳輸設備,光電子器件和光纖的價格都狂跌。特別是光纖,每公里泡沫時期價格為¥1200,價格Y100左右1公里,比銅線還便宜。光纖通信的市場何時能恢復?
根據RHK的對北美通信產業投入的統計和預測,如圖2.在2002年是最低谷,相當於倒退4年。有所回升,但還不能恢復。按此推測,在2007-2008年才能復元。光纖通信的市場也隨IT市場好轉。這些好轉,在相當大的程度是由FTTH和寬頻數字電視所帶動的。
FTTH畢竟是信息社會的需求,光纖通信的市場一定有美好的情景。發達國家的FTTH已經開始建設,已經有相當的市場。大體上看,器件和設備隨市場的需要,其利潤會逐步回升,2007-2008年可能良好。但光纖產業,盡管反傾銷成功,價格也仍低迷不起,利潤甚微。實際上,在世界范圍內,光纖的生產規模過大,而FTTH的發展速度受社會環境、包括市民的經濟條件和數字電視的發展的影響,上升緩慢。據了解,有大公司封存幾個光纖廠,根據市場情況,可隨時啟動生產,其結果是始終供大於求。供不應求才能漲價,是通常的市場規律,所以光纖產業要想厚利,可能是2009年後的事情。中國經濟不發達地區和小城鎮,還需要建設光纖線路,但光纖用量仍然處於供大於求的范圍內。
對中國市場,FTTH受ADSL的挑戰和數字電視HDTV發展的制約,會有所延後。中國大量建設FTTH的社會環境和條件尚未具備,可能需要等待一段時間。不過,北京奧運會需要HDTV的推動和設備價格的下降,會促進FTTH的發展。預計在2007-2008年在中國FTTH可開始推廣。不過也有些大城市的所謂中心商業區CBD,有比較強的經濟力量,已經採用光纖到住地PTTP來建設。總的來說,中國的FTTH處於試點階段。試點的作用,一方面是摸索技術和建設的經驗,另一方面,還起競爭搶佔用戶的作用。所以,電信運行商,地方業主都積極對FTTH試點,以便發展寬頻業務。因此,廣播運行商受到巨大的挑戰,廣播商應加快發展數字電視的進程,並且要充實節目內容和採取有競爭力的商業模式。如果廣播商要發展VOD點播電視,還需要對電纜電視網雙向改造,如果採用光纖網,可更充分地適應未來的技術發展和市場需求。 工業和信息化部在2012年5月發布的《寬頻網路基礎設施「十二五」規劃》中提出,到2015年,全國基本實現「城市光纖到樓入戶,農村寬頻進鄉入村」。城市家庭接入帶寬達到20兆比特/秒,農村家庭接入帶寬達到4兆比特/秒;實現光纖到戶覆蓋兩億戶,用戶超過4000萬,城市新建住宅光纖到戶率達到60%以上。
「我國寬頻市場的接入方式與技術以ADSL為主,而其他寬頻速率高的國家基本上是以光纖接入為主。」中國工程院院士趙梓森說,實現光纖入戶是寬頻戰略最重要的一環。
中國科學院院士干福熹表示,光纖通信具有信息容量大、傳輸距離遠、信號干擾小等優點。全世界通信系統中,90%以上的信息量都是經過光纖傳輸的。未來5~10年,我國規模實施光纖到戶每年所需的光纖預計在一億公里以上,從而為國內光纖通信業發展帶來很好的機遇。
據國際電信聯盟最新統計,全球已推出寬頻戰略的國家和經濟體達112個。寬頻戰略的實施,必將帶來光纖接入大發展,並使光纖寬頻產業成為整個信息通信產業中成長最快、發展空間最大的產業之一。
全球光纖到戶熱點門戶網站——中國光纖通信網,是目前國內領先的光纖通信資訊類門戶網站。隨著中國三網融合和光纖到戶的飛速發展,供用戶交流的網上平台更少,專業的資訊比較分散。而中國光纖通信門戶的開放,為行業內企業,用戶,愛好者提供了一個在網路上的互相傳遞業界資訊,交換產品信息等提供了一個大型專業的平台。
中國光纖通信門戶的優勢在於以提供行業資訊,新聞,專業知識,無數的產品供求信息,以及開放式的運營模式,多樣化的增值服務,人性化的版面設計等。使您能更好更領先的掌握行業中的動態,獲取更多的商機。從而為廣大光纖通信企業拓展網路業務,進軍電子商務提供不易多得的良機與契機。
中國光纖通信門戶特色:
信息交流,技術溝通,產品展示,資訊閱覽,新聞訂閱,供求關系,尋求商機,廣告服務,會員提升,企業建站,個性建設,協會資料,展會資源,行業人才,商務代理等。 光纖通信發展總趨勢為:不斷提高信息率和增長中繼距離。系統的優值用「信息率」與「距離」的乘積表示,該值每年約增加一倍;發展光纖網,特別是光纖用戶網-光纖到戶;採用新技術,特別是摻稀土金屬的光纖放大器,光電集成和光集成。
①90年代初商用光纖通信系統的最高水平為2.488Gbit/s系統。實驗室里實驗系統信息率為8、10、16Gbit/s,相應的無中繼距離為76、80、65km,信息率已高達20Gbit/s。單機的速率過高,大規模集成電路的電時分復用和解復器的速率將提高,要求激光器必須能在極高速率下穩定工作。如採用1.55μm波長,用常規單模光纖,將出現色散過大,碼間干擾過大等都是技術上的困難。經濟上也不合算。可採用光波分復用(OWDM)來提高信息率,實驗室里復用數量用高達100個622Mbit/s的系統作復用,波長間隔為0.lnm,傳輸距離為50km,用非相干接收。還可採用副載波調制(SCM)來增加系統容量,將在光纜電視系統中應用。
摻稀土金屬鉺的單模光纖放大器的成功,大大增加了系統的靈敏度和傳輸距離。近期發表的常規系統的環路試驗,在此環路里有4支摻鉺光纖放大器,傳輸速率為2.4Gbit/s和5Gbit/s,計算結果表明傳輸距離達21000km和9000km。波長為1.55μm,採用色散位移光纖。這個試驗系統將在新的橫跨太平洋和大西洋的光纜系統里實用。
用光波分復用提高速率,用光放大增長傳輸距離的系統,為第五代光纖通信系統。
新系系統中,相干光纖通信系統,已達現場實驗水平,將得到應用。光孤子通信系統可以獲得極高的速率,實驗結果已達32Gbit/s,20世紀末或21世紀初可能達到實用化。在該系統中加上光纖放大器有可能實現極高速率和極長距離的光纖通信。
②光纖用戶網-光纖到戶,採用同步光纖網(SONET)或同步數字體系(SDH)和建立光纖用戶網是實現寬頻業務的兩大步驟。
光纖用戶網有不同結構,其中之一如圖5所示,中心局與遠區局的連接,即本地網,可以用環狀網路以提高網路的靈活性和效率。遠區局到用戶的網可以單星形或雙星形網路。

③摻鉺光纖放大器具有增益高、帶寬寬、噪音低、易與傳輸光纖連接、易於製造等優點,可作前置放大、線路放大和末級放大。可提高系統靈敏度,增長傳輸距離。把它用在用戶網里,可擴大網的范圍,也可增加用戶數量,對光纖通信的發展將起重大作用。摻鉺光纖放大器只工作在1.55μm,還需探索摻另一種稀土金屬的光纖,得到在1.3μm工作的放大器。
另外,為提高系統的可靠性和經濟性,需要光電集成和光集成,對此已有不少實驗成果。

5. 光纖的發展史

1880-AlexandraGrahamBell發明光束通話傳輸光纖。
1960-電射及光纖之發明。
1960-玻璃纖維的傳輸損耗大於1000dB/km,其他材料包括光圈波導、氣體透鏡波導、空心金屬波導管等。
1966-七月,英籍、華裔學者高錕博士(K.C.Kao)在PIEE 雜志上發表論文《光頻率的介質纖維表面波導》,從理論上分析證明了用光纖作為傳輸媒體以實現光通信的可能性,並預言了製造通信用的超低耗光纖的可能性。
1970-美國康寧公司三名科研人員馬瑞爾、卡普隆、凱克用改進型化學相沉積法(MCVD 法)成功研製成傳輸損耗只有20dB/km的低損耗石英光纖。
1970-美國貝爾實驗室研製出世界上第一隻在室溫下連續波工作的砷化鎵鋁半導體激光器。
1972-傳輸損耗降低至4dB/km。
1973-我國郵電部武漢郵電科學研究院開始研究光纖通信。
1974-美國貝爾研究所發明了低損耗光纖製作法――CVD法(汽相沉積法),使光纖傳輸損耗降低到1.1dB/km。
1976-美國在亞特蘭大的貝爾實驗室地下管道開通了世界上第一條光纖通信系統的試驗線路。採用一條擁有144個光纖的光纜以44.736Mbps的速率傳輸信號,中繼距離為10 km。採用的是多模光纖,光源用的是發光管LED,波長是0.85微米的紅外光。
1976-傳輸損耗降低至0.5dB/km。
1977-貝爾研究所和日本電報電話公司幾乎同時研製成功壽命達100萬小時(實用中10年左右)的半導體激光器。
1977-世界上第一條光纖通信系統在美國芝加哥市投入商用,速率為45Mb/s。
1977-首次實際安裝電話光纖網路。
1978-FORT在法國首次安裝其生產之光纖電。
1979-趙梓森拉制出我國自主研發的第一根實用光纖,被譽為「中國光纖之父」。
1979-傳輸損耗降低至0.2dB/km。
1980-多模光纖通信系統商用化(140Mb/s),並著手單模光纖通信系統的現場試驗工作。
1982-我國郵電部重點科研工程「.八二工程」在武漢開通。
1990-單模光纖通信系統進入商用化階段(565Mb/s),並著手進行零色散移位光纖和波分復用及相干通信的現場試驗,而且陸續制定數字同步體系(SDH)的技術標准。
1990-傳輸損耗降低至0.14dB/km,已經接近石英光纖的理論衰耗極限值0.1dB/km。
1990-區域網路及其他短距離傳輸應用之光纖。
1992-貝爾實驗室與日本合作夥伴成功地試驗了可以無錯誤傳輸9000公里的光放大器,其最初速率為5Gbps,隨後增加到10Gbps。
1993-SDH產品開始商用化(622Mb/s 以下)。
1995-2.5Gb/s 的SDH產品進入商用化階段。
1996-10Gb/s 的SDH產品進入商用化階段。
1997-採用波分復用技術(WDM)的20Gb/s 和40Gb/s 的SDH產品試驗取得重大突破。
1999-中國生產的8×2.5Gb/sWDM系統首次在青島至大連開通,沈陽至大連的32×2.5Gb/sWDM光纖通信系統開通。
2000-到屋邊光纖=>到桌邊光纖。
2005-3.2Tbps超大容量的光纖通信系統在上海至杭州開通。
2005 FTTH(Fiber To The Home)光纖直接到家庭。
2012年,中國的光纖產能已達到1億2千萬芯公里,預計到2013年將達到1億8千萬芯公里。

6. 光纖網路的發展史

光纖的發明,引起了通信技術的一場革命,是構成21世紀即將到來的信息社會的一大要素。
1966年出生在中國上海的英籍華人高錕,發表論文《光頻介質纖維表面波導》,提出用石英玻璃纖維(光纖)傳送光信號來進行通信,可實現長距離、大容量通信。
1970年損失為20db/km的光纖研製出來了。據說康寧公司花費3000萬美元,得到30米光纖樣品,認為非常值得。這一突破,引起整個通信界的震動,世界發達國家開始投入巨大力量研究光纖通信。1976年,美國貝爾實驗室在亞特蘭大到華盛頓間建立了世界第一條實用化的光纖通信線路,速率為45Mb/s,採用的是多模光纖,光源用的是發光管LED,波長是0.85微米的紅外光。在上世紀70年代末,大容量的單模光纖和長壽命的半導體激光器研製成功。光纖通信系統開始顯示出長距離、大容量無比的優越性。 1973年,世界光纖通信尚未實用。郵電部武漢郵電科學研究院(當時是武漢郵電學院)就開始研究光纖通信。由於武漢郵電科學研究院採用了石英光纖、半導體激光器和編碼制式通信機正確的技術路線,使我國在發展光纖通信技術上少走了不少彎路,從而使我國光纖通信在高新技術中與發達國家有較小的差距。
我國研究開發光纖通信正處於十年動亂時期,處於封閉狀態。國外技術基本無法借鑒,純屬自己摸索,一切都要自己搞,包括光纖、光電子器件和光纖通信系統。就研製光纖來說,原料提純、熔煉車床、拉絲機,還包括光纖的測試儀表和接續工具也全都要自己開發,困難極大。武漢郵電科學研究院,考慮到保證光纖通信最終能為經濟建設所用,開展了全面研究,除研製光纖外,還開展光電子器件和光纖通信系統的研製,使我國至今具有了完整的光纖通信產業。
1978年改革開放後,光纖通信的研發工作大大加快。上海、北京、武漢和桂林都研製出光纖通信試驗系統。1982年郵電部重點科研工程「八二工程」在武漢開通。該工程被稱為實用化工程,要求一切是商用產品而不是試驗品,要符合國際CCITT標准,要由設計院設計、工人施工,而不是科技人員施工。從此中國的光纖通信進入實用階段。在20世紀80年代中期,數字光纖通信的速率已達到144Mb/s,可傳送1980路電話,超過同軸電纜載波。於是,光纖通信作為主流被大量採用,在傳輸干線上全面取代電纜。經過國家「六五」、「七五」、「八五」和「九五」計劃,中國已建成「八縱八橫」干線網,連通全國各省區市。中國已敷設光纜總長約250萬公里。光纖通信已成為中國通信的主要手段。在國家科技部、計委、經委的安排下,1999年中國生產的8×2.5Gb/sWDM系統首次在青島至大連開通,隨之沈陽至大連的32×2.5Gb/sWDM光纖通信系統開通。2005年3.2Tbps超大容量的光纖通信系統在上海至杭州開通,是至今世界容量最大的實用線路。
中國已建立了一定規模的光纖通信產業。中國生產的光纖光纜、半導體光電子器件和光纖通信系統能供國內建設,並有少量出口。
有人認為,我國光纖通信主要干線已經建成,光纖通信容量達到Tbps,幾乎用不完,再則2000年的IT泡沫,使光纖的價格低到每公里100元,幾乎無利可圖。因此不要發展光纖通信技術了。
實際上,特別是中國,省內農村有許多空白需要建設;3G移動通信網的建設也需要光纖網來支持;隨著寬頻業務的發展、網路需要擴容等,光纖通信仍有巨大的市場。每年光纖通信設備和光纜的銷售量是上升的。

7. 光纖通信的起源

光纖通信技術(optical fiber communications)從光通信中脫穎而出,已成為現代通信的主要支柱之一,在現代電信網中起著舉足輕重的作用。光纖通信作為一門新興技術,其近年來發展速度之快、應用面之廣是通信史上罕見的,也是世界新技術革命的重要標志和未來信息社會中各種信息的主要傳送工具。
光纖通信是以光波作為信息載體,以光纖作為傳輸媒介的一種通信方式。從原理上看,構成光纖通信的基本物質要素是光纖、光源和光檢測器。光纖除了按製造工藝、材料組成以及光學特性進行分類外,在應用中,光纖常按用途進行分類,可分為通信用光纖和感測用光纖。傳輸介質光纖又分為通用與專用兩種,而功能器件光纖則指用於完成光波的放大、整形、分頻、倍頻、調制以及光振盪等功能的光纖,並常以某種功能器件的形式出現。
光纖通信是現代通信網的主要傳輸手段,它的發展歷史只有一二十年,已經歷三代:短波長多模光纖、長波長多模光纖和長波長單模光纖.採用光纖通信是通信史上的重大變革,美、日、英、法等20多個國家已宣布不再建設電纜通信線路,而致力於發展光纖通信.中國光纖通信已進入實用階段.
光纖通信的誕生和發展是電信史上的一次重要革命與衛星通信、移動通信並列為20世紀90年代的技術。進入21世紀後,由於網際網路業務的迅速發展和音頻、視頻、數據、多媒體應用的增長,對大容量(超高速和超長距離)光波傳輸系統和網路有了更為迫切的需求。
光纖通信就是利用光波作為載波來傳送信息,而以光纖作為傳輸介質實現信息傳輸,達到通信目的的一種最新通信技術。

8. 光通信的歷史

每當我們提到烽火台,就會自然而然地想到長城,實際上烽火台築在長城沿線的險要處和交通要道上。一旦發現敵情,便立刻發出警報:白天點燃摻有狼糞的柴草,使濃煙直上雲霄;夜裡則燃燒加有硫磺和硝石的乾柴,使火光通明,以傳遞緊急軍情。上圖為新疆呼圖壁縣境內的烽火台,在呼圖壁縣境內共有5個烽火台,其中3個已毀,烽火台長寬均約4米,高約5米,築台年月不詳。
烽火台通信,源於奴隸制國家在政治和軍事方面對通信的需要。據歷史記載,早在三千多年前,中國就有了利用烽火台通信的方法。關於烽火通信有個叫「千金買笑」的故事。故事是這樣的,周朝有個周幽王,這是一個非常殘暴而腐敗的君主,他有個愛妃名叫褒姒,長得非常美麗,《東周列國志》中有這樣一段話來形容褒姒:「目秀眉清,唇紅齒白,發挽烏雲,指排削玉,有如花如月之容,傾國傾城之貌。」褒妃雖然很美,但是「從未開顏一笑」。為此,周幽王使出了一個賞格:「誰要能叫娘娘一笑,就賞他一千斤金子」(當時把銅叫金子)。於是有人想出了一個點起烽火戲諸侯的辦法,想換取娘娘一笑,一天傍晚,周幽王帶著愛妃褒姒登上城樓,命令四下點起烽火。臨近的諸侯看到了烽火,以為西戎(當時西方的一個部族)來犯,便領兵趕到城下救援,但見燈火輝煌,鼓樂喧天。一打聽才知是周幽王為了取樂於娘娘而乾的荒唐事兒,各諸侯敢怒不敢言,只好氣憤地收兵回營。褒姒見狀,果然淡然一笑。但事隔不久,西戎果真來犯,雖然點起了烽火,卻無援兵趕到。原來各諸侯以為周幽王又是故伎重演。結果都城被西戎攻下,周幽王也被殺死了,從此西周滅亡了。
至今仍相傳的「千金買笑」的故事就是從這兒來的。後來,又有人寫了首詩,諷刺「烽火戲諸侯」之事,詩是這樣的:
良夜頤宮奏管簧,無端烽火燭穹蒼。
可憐列國賓士苦,止博褒妃笑一場!
這個歷史故事不僅生動的描繪了當時利用烽火台通信的情況,同時也告戒後人,通信是非常重要的,不論在什麼時候也不論是什麼人,都不能拿通信當兒戲。 17世紀中葉,人們發明瞭望遠鏡,它使得人們可以看得更遠了。到1791年,法國人發明了燈信號,此後「燈語」通信在歐洲風靡一時。直到今天,信號燈、旗語、望遠鏡等目視光通信的手段仍在使用,但是這一切還是最原始的光通信,不能算作是真正的光通信。不過,這些原始的光通信由於方便、可靠至今仍在使用,所以還是有必要了解的,讓我們認識一下望遠鏡吧。
望遠鏡的作用首先是能夠放大遠方物體的張角,人眼的分辨角大約是1分(1分是1度的六十分之一),而望遠鏡能使人眼能看清角距更小的細節,其次,望遠鏡能將光線集中起來,使人眼看到本看不到的暗弱物體發出的光線。望遠鏡由物鏡和目鏡兩組鏡頭及其他配件組成。為了減小望遠鏡的像差,物鏡和目鏡通常由多個元件組成。望遠鏡所能收集的最大的光束直徑,稱為口徑。所能觀測到的范圍稱為視場,通常以角度來表示。視場大小和目鏡的結構有關,對於同樣的目鏡視場直徑與放大倍數成反比:放大率越高,視場越小。
中國目前最大的光學望遠鏡是2.16米。茫茫宇宙,繁星似沙,但今後10年,人類為天體光譜作的「戶口登記」數,將超過以往數百年。因為,人類有了新的「千里眼」———大天區面積多目標光纖光譜天文望遠鏡,該望遠鏡於2004年建成,安放在北京興隆縣燕山山脈中興隆觀測站,屆時,將大大提升中國天文學研究的國際地位,使中國恆星和星系的光譜觀測達到國際領先水平。
大天區面積多目標光纖光譜天文望遠鏡(LAMOST)是國際上視場和口徑最大的天文望遠鏡,長50米、高30米,視場為5度,口徑達4米,一次觀測可達20平方度(整個宇宙空間約有4萬平方度)。通過大天區面積多目標光纖光譜天文望遠鏡,在21世紀前10年,人類就可測出天體光譜100萬個。
目前世界上最大的望遠鏡是位於夏威夷的凱克望遠鏡,直徑10米,由36面1.8米的六角型鏡面拼合而成,耗資一億三千萬美元,主要是由美國的一個企業家凱克捐助修建的,第一面凱克望遠鏡建造成功後,凱克基金會又投資修建了凱克二號望遠鏡,兩座望遠鏡挨在一起,威力無比;另外的大型望遠鏡有美國國立天文台位於南北兩半球的兩個八米望遠鏡,一座位於夏威夷,一座位於智利,合稱雙子座望遠鏡;日本人在夏威夷建造了一座八米的稱為昴星團望遠鏡;下世紀歐洲南方天文台將建成四座八米望遠鏡,組合口徑相當於15米!
目前世界上最大的射電望遠鏡是波多黎各的阿雷西沃無線探測儀,它是我們安放在宇宙間的最大的無線電耳朵。該望遠鏡上的巨大的反向鏡的直徑為305米。阿雷西沃探測儀被用來搜尋空中的由外星智能生命發射來的信號,如果你看過電影《黃金眼》(英美合拍,1995)及《接觸》(美國,1997),就一定不會對它陌生。 雖然人類社會的文明程度和科學技術得到了很大的提高,但是簡單的利用光傳遞信息的方式仍然在廣泛使用,例如紅黃綠交通信號燈,旗語,電燈發明之後,又有了利用百葉窗和燈光的燈語。讓我們認識一下旗語。
旗語產生於西方的大航海時代,艦船之間通過旗語來進行聯絡;直到現在,各種信號旗仍然在船舶上懸掛。在F1的賽車場也使用到了旗語,可以說它也是一種目視光通信的手段。如果你能向F-1賽手像是塞納、舒馬赫、威倫紐夫等高手侃侃有關F1旗語的話題,一定能讓他們刮目相看。
了解F1的旗語吧:
白色旗表示跑道上有緩慢移動的車輛
紅色旗表示比賽已停止
黑色旗表示指定的賽車下次通過修理站時要停車
黃底紅道旗意思是告訴車手跑道較滑
黑白對角旗表示是非運動員行為
黃旗表示有危險
黑白格相間的旗子意思是比賽結束
藍旗表示有車手正要超車
黑底黃色圓心旗表示賽車有故障
綠色旗表示全程暢通
不論是烽火台、望遠鏡,還是交通紅綠燈、旗語,它們都是光通信的不同形式,但是它們有一個共同點,就是利用大氣來傳播可見光,由人眼來接收。也正因為如此,我們才會對它們如此地熟悉,可是這些卻不是真正的意義上的光通信,更不是強大的光通信,真正強大的光通信應該是光纖通信。在這里,應該明確,光通信指的是一切運用光作為載體而傳送信息的所有通信方式的總稱,而不管傳輸所使用的媒質是什麼;而光纖通信則是單純地依靠光纖作為媒質來傳送信息的通信方式。
盡管人類很早就認識到用光可以傳遞信息,比如3000多年前中國就有了用光傳遞遠距離信息的設施——烽火台;但是,其後的很多年中,光通信幾乎沒有什麼發展;後來又有了用燈光閃爍、旗語等傳遞信息的方法;但是這些都是用可見光進行的視覺通信,是非常原始的光通信方式,不能稱得上是完全意義上的光通信。
近100年中,人們仍然沒有對光通信失去興致,就連大發明家貝爾(BELL)也嘗試著用光來打電話,這被認為是近代光通信的開始。20世紀60年代後,隨著人們對通信的要求變得越來越強烈,光通信獲得了突飛猛進的發展。我們今天所說的光通信已不再是用可見光進行的視覺通信,而是採用光波作為載波來傳遞信息的通信方式了。現代人類已經進入了信息社會,光通信的魅力也逐步地展現在人們的面前。 光通信的出現比無線電通信還早。波波夫發送與接收第一封無線電報是在1896年,以發明電話而著名的貝爾,在1876年發明了電話之後,就想到利用光來通電話的問題。1880年,他利用太陽光作光源,大氣為傳輸媒質,用硒晶體作為光接收器件,成功地進行了光電話的實驗,通話距離最遠達到了213米。1881年,貝爾宣讀了題為《關於利用光線進行聲音的產生與復制》的論文,報導了他的光電話裝置。在貝爾本人看來:在他的所有發明中,光電話是最偉大的發明。
貝爾用弧光燈或者太陽光作為光源,光束通過透鏡聚焦在話筒的震動片上。當人對著話筒講話時,震動片隨著話音震動而使反射光的強弱隨著話音的強弱作相應的變化,從而使話音信息「承載」在光波上(這個過程叫調制)。在接收端,裝有一個拋物面接收鏡,它把經過大氣傳送過來的載有話音信息的光波反射到硅光電池上,硅光電池將光能轉換成電流(這個過程叫解調)。電流送到聽筒,就可以聽到從發送端送過來的聲音了。
利用光在大氣中傳送信息方便簡單,所以人們開始研究的光通信都是這種方式。但是光在大氣中的傳送要受到氣象條件的很大限制,比如在遇到下雨、下雪、陰天、下霧等情況,就會看不遠和看不清,這叫做大氣的能見度降低,使信號傳輸受到很大阻礙。此外,太陽光、燈光等普通的可見光源,都不適合作為通信的光源,因為從通信技術上看,這些光都是帶有「雜訊」的光。也就是說,這些光的頻率不穩定、不單一,光的性質也很復雜;一句話,就是光不純。因此,真要用光來通信,必須要解決兩個最根本的問題:一是必須有穩定的、低損耗的傳輸媒質(可不能再用空氣了喲!);另一個問題是必須要找到高強度的、可靠的光源。在此後的幾十年中,由於這兩項關鍵技術沒有得到解決,光通信就一直裹足不前。也正因此,貝爾的光話始終沒有走上實用化的階段。所以我們今天也沒有用上貝爾的光電話,而只是用了他發明的電話;但不管怎樣,貝爾真的是一位偉大的發明家,我們應該記住他的名字。 1870年,英國物理學家廷德爾在實驗中觀察到,把光照射到盛水的容器內,從出水口向外倒水時,光線也沿著水流傳播,出現彎曲現象,這好象不符合光只能直線傳播的定律。實際上,這時光仍是沿直線傳播,只不過在水流中出現了光反射現象,因而光是以折線方式前進的。光也可以「走彎路」。
廷德爾觀察到的現象,直至1955年才得到實際應用。當時在英國倫敦英國學院工作的卡帕尼博士,發明了用極細的玻璃製做的光導纖維。每根細如絲的光導纖維是用兩種對光的折射率不同的玻璃製成,一種玻璃形成中央中心束線,另一種包在中心束線外面形成包層。由於兩種玻璃在光學性質上的差別,光線經一定角度從光導纖維的一端射入後,不會從纖維壁逸出,而是沿兩層玻璃的界面連續反射前進,從另一端射出。最初,這種光導纖維只是應用在醫學上,用光纖束組成內窺鏡,可以觀察人體腸胃內的疾病,協助醫生及時作出確切的判斷。
其實,現代的光纖通信也就是運用光反射原理,把光的全反射限制在光纖內部,用光信號取代傳統通信方式中的電信號,從而實現信息的傳遞的。

9. 光纖網的光纖網的發展歷史

光進行通信並不是一個新概念,我國古代使用的烽火台就是大氣光通信的最好例子。那時候,大部分文明社會已經使用煙火信號傳遞單個信息,後來的旗語、燈光甚至交通紅綠燈等均可劃入光通信的范疇,但可惜它們所能傳遞的距離和信息量都十分有限。近代光通信的雛形可以追溯到1880年Bell發明的光電話,他用陽光作為光源,硒晶體作為光接受檢測器件,通過200m的大氣空間成功的傳送了語音信號。雖然在以後的幾十年中,科技工作者對Bell的光電話具有濃厚的興趣,但由於缺乏合適的光源及光在大氣中傳輸的嚴重衰減性,這種大氣通信光電話未能像其他通信方式那樣得到發展。
19世紀30年代電報的出現用電取代了光,開始了電信時代。1876年電話的發明引起了通信技術本質的變化,電信號通過連續變化的電流的模擬方式傳送,這種模擬電通信技支配了通信系統達100年之久。
20世紀後半葉人們開始認識到,如果用光波作載波,通信網路的容量可能增加幾個數量級。然而當時發展光通信技術存在兩個難以攻克的難題:第一個難題是無法找到適合光通信的低損耗傳輸介質,第二個難題是無合適的相干光源,使得光通信技術發展停滯不前。
1966年7月是光纖通信發展歷史中的一個里程碑,英籍華人高錕博士在Proc.IEE雜志上發表了一片十分著名的論文《用於光頻的光纖表面波導》,該文從理論上分析證明了用光纖作為傳輸介質以實現光通信的可能性,設計了通信用光纖的波導結構,更重要的是,他科學的預言了製造通信用低損耗光纖,即通過加強原材料提純、加入適當的摻雜劑,可把光纖的衰減系數降低到20Db/km以下。
20世紀60年代激光技術的發明解決了第二個問題。隨後,人們的注意力集中到尋找用激光進行通信的途徑。1970年,美國貝爾實驗室研製出世界上第一隻在室溫下連續工作的砷化鉀(GaAs)半導體激光器,為光纖通信找到了合適的光源器件。
小型光源和低損耗光纖的同時問世,在全世界范圍內掀起了發展光纖通信的高潮。

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