淺談光纖通信技術(shù)的發(fā)展

摘 要:光導(dǎo)纖維通信，簡(jiǎn)稱“光纖通訊”，主要是通過(guò)將圖像、數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制到光載波之上，借助于光導(dǎo)纖維進(jìn)行傳輸，進(jìn)而達(dá)到信息快速傳遞目的一種較為先進(jìn)的通信方式。光纖通信技術(shù)從其產(chǎn)生到發(fā)展經(jīng)歷了一個(gè)相對(duì)較長(zhǎng)的時(shí)期。本文認(rèn)為對(duì)光纖通信技術(shù)的發(fā)展歷程進(jìn)行深入的探討具有著重要意義，本文結(jié)合作者對(duì)大量文獻(xiàn)的閱讀，提出了一些自己的看法。

關(guān)鍵詞:光纖 通信技術(shù) 發(fā)展

中圖分類號(hào):TN929.11文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1674-098X(2012)08(a“光纖”又被稱之為“光導(dǎo)纖維”，其主要在現(xiàn)代科學(xué)理念的指引下，運(yùn)用光在塑料制成(或玻璃)制成的纖維之中全反射原理，最終形成的光傳導(dǎo)工具。光導(dǎo)纖維通信，簡(jiǎn)稱“光纖通訊”，主要是通過(guò)將圖像、數(shù)據(jù)信號(hào)進(jìn)行調(diào)制到光載波之上，借助于光導(dǎo)纖維進(jìn)行傳輸，進(jìn)而達(dá)到信息快速傳遞目的一種較為先進(jìn)的通信方式。由于光波頻率與電波頻率相比較而言，其頻率較高，這使得采用光纖作為傳輸媒介進(jìn)行傳播比傳統(tǒng)的同軸電纜、波導(dǎo)管的損耗低不少，由此可見，將光纖作為通信的傳輸媒介具有著諸多優(yōu)勢(shì)，逐漸被人們所選用。對(duì)于光纖通信技術(shù)的發(fā)展歷程進(jìn)行深入的探討具有著重要意義，筆者認(rèn)為光纖通信技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了以下幾個(gè)較為重要的階段。

1 光纖通信技術(shù)的前探索時(shí)期

光纖通信技術(shù)的前探索時(shí)期，一般泛指是光纖通信技術(shù)出現(xiàn)之前對(duì)于光傳遞信息的相關(guān)探索活動(dòng)。眾所周知，光無(wú)處不在。從人類產(chǎn)生開始，人們便開始采用光來(lái)進(jìn)行信息傳遞，例如，人與人之間采用打手勢(shì)等表現(xiàn)形式，在打手勢(shì)傳遞信息時(shí)，太陽(yáng)在此傳輸系統(tǒng)之中充當(dāng)著光源作用，太陽(yáng)的輻射與手勢(shì)發(fā)送者的信息相互結(jié)合，完成傳遞，通過(guò)人的眼睛(檢測(cè)器)進(jìn)行接收。打手勢(shì)傳播信息對(duì)于光線具有著較強(qiáng)的依賴性，當(dāng)黑暗來(lái)臨時(shí)，由于太陽(yáng)—— 傳輸系統(tǒng)的光源消失時(shí)，則很難再進(jìn)行手勢(shì)信息傳遞。再如我國(guó)古代著名的烽火臺(tái)傳遞信息則也是原始形式的光通信。直到現(xiàn)代發(fā)展過(guò)程之中，信號(hào)燈、旗語(yǔ)、打手勢(shì)等原始光通信形式仍然存在。但是，我們通過(guò)對(duì)于原始光通信形式的對(duì)比研究可以發(fā)現(xiàn)，此類信息傳輸具有著一個(gè)較大的局限則是其傳輸?shù)娜萘糠浅Ｓ邢蕖?/p>

1880年，美國(guó)Bell發(fā)明了“光電話”證明了采用光波作為信息的載體是可行的。因此，許多學(xué)者認(rèn)為Bell的“光電話”是現(xiàn)代光通信的雛形。所謂“光電話”即是指主要采用弧光燈或者太陽(yáng)作為光源，通過(guò)透鏡把光束聚焦在送話器前的振動(dòng)鏡片上，通過(guò)話音的不斷變化產(chǎn)生的光強(qiáng)度的有次序的變動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)于光的整體強(qiáng)度的調(diào)制?！肮怆娫挕钡慕邮斩?，則主要通過(guò)拋物面反射鏡將相應(yīng)的光束反射到硅光電池之上，完成光信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏?，進(jìn)而傳送到受話器之上。但由于自然光其具有著方向性不好，不能夠很好的控制其傳輸以及調(diào)制而未得到長(zhǎng)足發(fā)展。

2 光纖通信技術(shù)的產(chǎn)生

光纖通信理念最源可以溯源于前香港中文大學(xué)校長(zhǎng)高錕(K.C.Kao)以及George A. Hockham，他們最早提出可以采用光導(dǎo)纖維進(jìn)行通訊傳輸?shù)募傧?，即高錕首先在PIEE雜志上發(fā)表了《光頻率的介質(zhì)纖維表面波導(dǎo)》的論文，在該文之中提出了可以采用包層材料石英玻璃的光學(xué)纖維作為通信載體，開啟了光纖通信領(lǐng)域的相關(guān)研究。K.C.Kao在文章中從理論上佐證了通信所用超低耗光纖的生產(chǎn)具有著較大的可行性的預(yù)見。由于該成果，英藉華人高錕榮獲諾貝爾獎(jiǎng)。但是，需要注意的是，第一個(gè)光纖并不是由高錕所研究而成的。伴隨著社會(huì)的不斷發(fā)展而逐漸引起了人們的關(guān)注。1970年，美國(guó)的康寧公司(cornning)的馬瑞爾、凱克以及卡普隆采用MCVD法(改進(jìn)型化學(xué)相沉積法)最早研制完成損耗約為20dB/km的光纖(低損耗石英光纖)，光纖通信技術(shù)產(chǎn)生并開始得到發(fā)展。

伴隨著人們對(duì)于光纖通信技術(shù)的日益關(guān)注，人們加強(qiáng)了對(duì)于低損耗光纖的相關(guān)研究。例如，在1970年美國(guó)的貝爾實(shí)驗(yàn)室則研發(fā)出了“砷化鎵鋁半導(dǎo)體激光器”，這也是世界上第一個(gè)能夠在室溫之下進(jìn)行連續(xù)波工作的激光器。1972年時(shí)，光纖的損耗已經(jīng)被降低到了4dB/km。我國(guó)在此時(shí)期也開始加強(qiáng)了對(duì)于光纖通信技術(shù)的研究。例如，我國(guó)武漢郵電學(xué)院對(duì)于光纖通信有了相關(guān)的研究，并取得了較大的成果。1974年，美國(guó)的貝爾研究所CVD法(汽相沉積法)誕生，這是一個(gè)促進(jìn)低損耗光纖制作的重要方法之一。CVD法使得光纖的損耗降低到了1.1dB/km。1977年與光纖相關(guān)的事件之中以美國(guó)在芝加哥兩個(gè)相距約7000m的電話局之間，采用多模光纖進(jìn)行成功試驗(yàn)最為著名。這是首次采用多模光纖通信系統(tǒng)成功的通信試驗(yàn)線路。這條光纖試驗(yàn)線路共擁有144個(gè)光纖光纜，多采用多模光纖，LED發(fā)光管為光源。第一代光纖通信系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生—— 85μm波段的多模光纖。

1976年，光纖傳輸損耗降低到了0.5dB/km。同時(shí)，1977年日本電報(bào)電話公司以及美國(guó)的貝爾研究所研究成了100萬(wàn)h的“半導(dǎo)體激光器”。同一時(shí)間，第一條光纖通信系統(tǒng)從美國(guó)芝加哥市開始投入商用，其速率為45MB/s，這些均為1981年實(shí)現(xiàn)了采用1.3μm多模光纖通信系統(tǒng)聯(lián)結(jié)兩電話局的實(shí)驗(yàn)的成功奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，此為第二代光纖通信系統(tǒng)。1984年實(shí)現(xiàn)了1.3μm單模光纖的通信系統(tǒng)，即第三代光纖通信系統(tǒng)。80年代中后期又實(shí)現(xiàn)了1.55μm單模光纖通信系統(tǒng)，即第四代光纖通信系統(tǒng)。

3 我國(guó)光纖技術(shù)的發(fā)展

伴隨著國(guó)外光纖通信技術(shù)的發(fā)展與演變，我國(guó)光纖技術(shù)也伴隨著世界發(fā)展浪潮而逐漸發(fā)展起來(lái)。除去1974年我國(guó)武漢郵電學(xué)院對(duì)于光纖通信有了相關(guān)的研究，并取了較為豐碩的成果。20世紀(jì)90年代初其，我國(guó)對(duì)于光纖通信系統(tǒng)有了較大的投入，逐漸開始采用光纜來(lái)取代傳統(tǒng)的電纜，進(jìn)而構(gòu)建成了國(guó)家“八縱八橫”的PDH140 Mbit/s系統(tǒng)主要干線。同時(shí)，伴隨著社會(huì)的不斷發(fā)展與科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，SDH622 Mbit/s以及2.5Gbit/s系統(tǒng)逐漸得到廣泛采用。我國(guó)國(guó)產(chǎn)的光器件產(chǎn)品也逐漸得到了國(guó)際市場(chǎng)的認(rèn)可。

根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，到2000年年底，我國(guó)光纜總長(zhǎng)度已經(jīng)達(dá)到了125萬(wàn)km，250個(gè)地市得以聯(lián)通，由此足見我國(guó)光纖通信技術(shù)的發(fā)展之迅速。伴隨著我國(guó)對(duì)于光纖的重視程度，我國(guó)光纖研制方面也得到了長(zhǎng)足發(fā)展。我國(guó)光纖通信技術(shù)伴隨著國(guó)家綜合國(guó)力的逐年上升、我國(guó)對(duì)于光纖通信技術(shù)的重視以及光纖通信本身的優(yōu)勢(shì)，筆者認(rèn)為我國(guó)光纖通信技術(shù)在未來(lái)的發(fā)展過(guò)程之中，將得到更為健康與快速的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 毛謙.我國(guó)光纖通信技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀和前景[J].電信科學(xué)，2006，(08).

[2] 辛化梅，李忠.論光纖通信技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展[J].山東師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2003，(04).