1、什么叫光通信

　　光通信是指以光作為信息載體而實現(xiàn)的通信方式。按傳輸介質(zhì)的不同，可分為大氣激光通信和光纖通信。大氣激光通信是利用大氣作為傳輸介質(zhì)的激光通信。光纖通信是以光波作為信息載體，以光纖作為傳輸介質(zhì)的一種通信方式。

　　2、光通信發(fā)展史

　　光通信的發(fā)展史最早可追溯到“烽火臺”，這是一種目視光通信。可以說，我們的祖先是光通信的先驅(qū)，因為此后數(shù)千年間，遠距離通信一直是用日視光通信來實現(xiàn)的。望遠鏡的出現(xiàn)，極大地延長了目視光通信的距離。但我們今X：fJi指的光通信與這種視覺通信完全不同，它是利用光波作為載波來傳遞信息的通信方式。從這個概念出發(fā)，光通信的歷史只能從貝爾發(fā)明的“光電話”算起。1880年，貝爾發(fā)明了一種利用光波作為載波傳輸話音信息的“光電話”，他用可見光在數(shù)百米的距離上以無線方式進行r傳輸話音的“光電話一實驗。然而由于受當(dāng)時技術(shù)條件的限制，這種形式的光通信一直未能發(fā)展到實用階段。究其原因有二：一是沒有可靠的、高強度的光源;二是沒有穩(wěn)定的、低損耗的傳輸介質(zhì)，因而難以得到高質(zhì)量的光通信。在此后幾f一年埋，由于卜述兩個障礙未能突破，而使光通信一度沉寂。

　　直到1960年7月8日，美國科學(xué)家梅曼(Maiman)發(fā)明了第一個紅寶石激光器，才真正促成了光通信的實質(zhì)性發(fā)展。緊接著，1962年霍爾(Hall)等人研制出r十分適合于光通信的半導(dǎo)體激光器后，光通信的研究才逐漸普遍起來，光通信中光源問題的解決為人們探索用光來傳輸信息的努力向前邁了一大步。

　　激光器是基于物質(zhì)原子、分子內(nèi)能的變化而構(gòu)成的光波振蕩器。激光器發(fā)出的激光與普通光相比，潛線窄，方向性好，亮度高，是一種頻率和相位都一致的相干光，其特性與無線電波相似，是一種理想的光載波。

　　從原理上講，有可能把微波通信中所應(yīng)用的全套通信技術(shù)應(yīng)用到激光通信上來，因此，激光器的出現(xiàn)，引發(fā)了世界性的大氣激光通信技術(shù)研究熱潮，從1961年到1970年，光通信的研究主要集中于利用大氣作為傳輸介質(zhì)的光傳輸實驗，并陸續(xù)出現(xiàn)一些實用化系統(tǒng)。但是這種方式只能用在很短的距離上，并且受氣候因素的影響十分嚴(yán)重，雨、霧、雪等都會造成嚴(yán)重的損耗。例如，雨能造成30dB/km的損耗，濃霧甚至可以造成高達120dB/km的損耗。計算表明，直徑為5cm的激光束，傳播1km距離，如果在其截面上有1/1000度的溫差，接收端束斑將會偏離5cm，況且溫差往往還不均勻、不穩(wěn)定，致使終端束斑處于無規(guī)則的擺動狀態(tài)，給接收造成困難。大氣激光通信技術(shù)由于器件技術(shù)和系統(tǒng)技術(shù)的限制以及受氣候變化的影響f分嚴(yán)重等諸多客觀因素，使得它的應(yīng)用受到很大的限制。要充分發(fā)揮光波作為通信介質(zhì)的作用，必須尋找會新的概念，探索新的傳輸介質(zhì)，尋找一種較為理想的光傳輸介質(zhì)解決辦法。

　　20世紀(jì)60年代早期，曾經(jīng)有過各式各樣的傳光方式探索。例如用空心光波導(dǎo)管、透鏡(或反射鏡)陣列等，但都不能達到預(yù)期的目的，也有不少人在試探石英光纖傳光韻_HJ能性，卻很少有人相信它可以用在長距離通信上。兇為當(dāng)時作為光導(dǎo)纖維材料的石英玻璃損耗很大，直到60年代中期，優(yōu)質(zhì)光學(xué)玻璃的傳輸損耗仍高達1000 dB/km，并且普遍認(rèn)為很難降低。在幾乎毫無希望的情況F，英國標(biāo)準(zhǔn)電信研究所的華裔科學(xué)家高錕(K.C.Ka0)博士于1966年發(fā)表了一篇奠定光纖通信基礎(chǔ)的重要論文，他指出：光導(dǎo)纖維的高損耗不是其本身固有的，而是由材料中所含雜質(zhì)引起的，如果降低材料中的雜質(zhì)含量，便可極大地降低光纖損耗。他還預(yù)言，通過降低材料的雜質(zhì)含量和改造工藝，可使光纖的損耗下降到20 dB/km，這一推斷引發(fā)了世界上幾個主要實驗室在這一領(lǐng)域的研究工作。1970年，美國康寧玻璃公司首先制成了衰減為20 dB/km(即光波沿光纖傳輸1 km后，光能損耗為原來的1%)的低損耗石英光纖。這是光通信發(fā)展的劃時代事件，它使人們確認(rèn)光導(dǎo)纖維完全能勝任作為光通信的傳輸介質(zhì)，使原來處于朦朧狀態(tài)的光通信形象至此豁然明朗，也就是說，確立了光通信向光纖通信方向發(fā)展的明確目標(biāo)，揭開了光纖通信發(fā)展的新篇章。這也是通信技術(shù)發(fā)展史一次“重大變革”。于是，有人也將1970年稱為光纖通信的“元年”。

　　總之，20世紀(jì)60年代，在光通信發(fā)展史上出現(xiàn)了兩個重大突破：一是在室溫下連續(xù)工作的雙異質(zhì)結(jié)構(gòu)半導(dǎo)體激光器的出現(xiàn)，二是低損耗光導(dǎo)纖維的問世。這兩種技術(shù)的結(jié)合促進了光通信的新生，使通信技術(shù)的發(fā)展躍過了300GHz(1 GHz—lO。Hz)至300 TH：(1 THz=10”Hz)這一頻率跨度，而躍人了光纖通信時代。

　　此后數(shù)年中，光纖通信得到爆炸性的發(fā)展。至1974年，多模光纖損耗降低到了2 dB/km，1976年又獲得了1.31μm，1.55μm兩個低損耗的長波長窗口，1980年1.55μm窗口處的光纖損耗低至0.2dB/km，已接近理論值。到80年代中期，已能獲得小于0·4 dB/kin(1·31 p.m處)和0.25 dB/km(1.55 pm處)的低損耗商用光纖。

　　隨著光纖損耗的降低，也隨著新的激光器件和光檢測器的不斷研制成功，各種實用的光纖通信系統(tǒng)陸續(xù)出現(xiàn)，1976年在美國亞特蘭大首次成功地進行了速率為44.7Mb/s的光纖通信系統(tǒng)商用試驗。至80年代初，光纖通信系統(tǒng)已在各國大規(guī)模推廣應(yīng)用a發(fā)展到今天，單波長光纖通信系統(tǒng)的傳輸速率已達到40 Gb/s，160 Tb/s單波長系統(tǒng)已在實驗室試驗采用DWDM技術(shù)的光纖通信系統(tǒng)的傳輸速率已達到10 Tb/s以上。短短的30多年，光纖通信系統(tǒng)的傳輸速率提高了20萬倍，可見它的發(fā)展速度是前所未有的。

　　今天，電話、傳真、電子郵件已廣泛進入社會生活的各個環(huán)節(jié)，新的需要(如家庭購物、電子理財、遠程醫(yī)療、視頻點播等)又?jǐn)[到日程上來，所有這一切，歸結(jié)起來仍然是追求更高速的電子器件和更寬廣的頻帶寬度，這將推動著光纖通信技術(shù)向前發(fā)展并永無IE境。

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