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标  题: 光纤通信的历史
发信站: 哈工大紫丁香 (2001年04月17日18:40:11 星期二), 站内信件


光纤通信的历史
章燕翼
——人类很早就认识到用光可以传递信息，2000多年前我国就有了用光传递远距离信息
的设施——烽火台；后来有用灯光闪烁、旗语等传递信息的方法。以发明电话而著名的
发明家贝尔也在光通信方面作过贡献，1880年，他利用太阳光作光源，用硒晶体作为光
接收器件，成功地进行了光电话的实验，通话距离最远达到了213米。用大气作为传输介
质，损耗很大，而且无法避免自然气象条件的影响和各种外界的干扰，最多只能传几百
米远。人们不得不寻求可以在封闭状态下传送光信号的办法。例如用波导管、棱镜、透
镜折射的光束导管等。不过这些波导结构复杂，难以实现实用导光的目的。
——玻璃纤维也是一种能把光信号封闭在其中的光的波导。玻璃光纤简称光纤，人们用
它制造了在医疗上用的内窥镜，例如做成胃镜，可以观察到距离一米左右的体内情况。
但是它的衰减损耗很大，只能传送很短的距离。直到20世纪60年代，最好的玻璃纤维的
衰减损耗仍在每公里1000分贝以上。每公里1000分贝的损耗是什么概念呢？每公里10分
贝损耗就是输入的信号传送1公里后只剩下了十分之一，20分贝就表示只剩下百分之一，
30分贝是指只剩千分之一……1000分贝的含意就是只剩下亿百分之一，是无论如何也不
可能用于通信的。因此，当时有很多科学家和发明家认为用玻璃纤维通信希望渺茫，失
去了信心，放弃了光纤通信的研究。
——就在这种情况下，1966年7月，英国标准电信研究所的英藉华人高锟（K.C.Kao)博士
和霍克哈姆（G.A.HocKham)就光纤传输的前景发表了具有重大历史意义的论文，论文分
析了玻璃纤维损耗大的主要原因，大胆地预言，只要能设法降低玻璃纤维的杂质，就有
可能使光纤的损耗从每公里1000分贝降低到20分贝／公里，从而有可能用于通信。这篇
论文鼓舞了许多科学为实现低损耗的光纤而努力。1970年，美国康宁玻璃公司的卡普隆
（Kapron）博士等三人，经过多次的试验，终于研制出传输损耗仅为20分贝／公里的光
纤。这样低损耗的光纤，在当时是惊人的成功，使光纤通信有了实现的可能。
——光纤通信的另一重要技术是光通信的光源，因为传送光信号不能用普通的光。太阳
光、灯光的频率和相位是杂乱的，不能用于大容量的通信。1960年美国人梅曼（T.H.Ma
iman)发明了红宝石激光器，从而人们获得了性质与电磁波相同、而且频率和相位都稳定
的光——激光，这才使人们进入了近代光通信的时代，但是红宝石激光器还不能在室温
条件下连续工作。又经过多年的研究试制，1970年贝尔研究所的林严雄等（I.Hayoshi 
etal)人研制出能在室温下连续工作的半导体激光器，这种激光器只有米粒大小。尽管最
初的激光器的寿命很短，但这种激光器已被认为可以作为光纤通信的光源。由于光纤和
激光器的重大突破，使光纤通信有了实现的可能，因此1970年被认为是值得纪念的光纤
传输元年。
——1970年这两项关键技术的重大突破，使光纤通信开始从理想变成可能，立即引起了
各国电信科技人员的重视，竞相进行研究和实验。1974年美国贝尔研究所发明了低损耗
光纤制作法（CVD法，即汽相沉积法），使光纤损耗降低到1分贝／公里；1977年，贝尔
研究所和日本电报电话公司几乎同时研制成功寿命达100万小时（实用中10年左右）的半
导体激光器，从而有了真正实用的激光器。1977年，世界上第一条光纤通信系统在美国
芝加哥市投入商用，速率为45Mb／s。
——进入实用阶段以后，光纤通信的应用发展极为迅速，应用的光纤通信系统已经多次
更新换代。70年代的光纤通信系统主要是用多模光纤，应用光纤的短波长（850纳米）波
段，（1纳米=1000兆分之一米，即10-9米）。80年代以后逐渐改用长波长（1310纳米）
，光纤逐渐采用单模光纤，到90年代初，通信容量扩大了50倍，达到2.5Gb／s。进入90
年代以后，传输波长又从1310纳米转向更长的1550纳米波长，并且开始使用光纤放大器
、波分复用（WDM）技术等新技术。通信容量和中继距离继续成倍增长。广泛地应用于市
内电话中继和长途通信干线，成为通信线路的骨干。
——我国从1974年开始光纤通信的研究，到80年代末，光纤通信的关键技术已达到国际
先进水平。从1991年起，我国已不再建长途电缆通信系统，而大力发展光纤通信。在“
八五”期间，建成了含22条光缆干线、总长达33000公里的“八横八纵”大容量光纤通信
干线传输网。1999年1月，我国第一条最高传输速率的国家一级干线（济南——青岛）8
×2.5Gb／s密集波分复用（DWDM）系统建成，使一对光纤的通信容量又扩大了8倍。<资
料选自中国电信网>

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