小論光通信的發(fā)展歷程

1、小論光通信的發(fā)展歷程【摘 要】眾所周之，光通信的發(fā)展歷經(jīng)了幾個(gè)不同的階段，它們分為光纖、光源、和光纖通信系統(tǒng)三個(gè)方面。而由于光通信的迅速發(fā)展，在如今的通訊領(lǐng)域，光通信已經(jīng)成為了被廣泛使用而且有巨大的發(fā)展前景和發(fā)展價(jià)值的一類信息方面的學(xué)科。下面，筆者帶領(lǐng)大家從光通信的歷史，對這一發(fā)展力強(qiáng)盛的學(xué)科做簡要的概括和預(yù)想。 【關(guān)鍵詞】光信；光纖；通信系統(tǒng) 一、光通信的簡介 光通信是一種以光波為傳輸媒質(zhì)的通信方式。光波和無線電波同屬電磁波，但光波的頻率比無線電波的頻率高，波長比無線電波的波長短。因此，它具有傳輸頻帶寬、通信容量大和抗電磁干擾能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。 光波按其波長長短，依次可分為紅外線光、可見光和紫外

2、線光。紅外線光和紫外線光屬不可見光，它們同可見光一樣都可用來傳輸信息。光通信按光源特性可分為激光通信和非激光通信；按傳輸媒介的不同，可分為有線光通信和無線光通信（也叫大氣光通信）。常用的光通信有：大氣激光通信、光纖通信、藍(lán)綠光通信、紅外線通信、紫外線通信。 在光通信出現(xiàn)之前的歷史，電通信是主角。電通信伴隨人們走過了一段很長的發(fā)展歷程并對人類社會(huì)的發(fā)展起到了重要的作用。但是，科技是進(jìn)步的，電通信技術(shù)的逐步成熟，使得人們研究出了光通信。換句話說，光通信是從電通信中進(jìn)步發(fā)展得來的。回顧光通信的發(fā)展歷史，我們不難得出結(jié)論：即光通信與電通信相比，其具有不可比擬的優(yōu)越性和便捷性。 其一：光通信抗電磁干擾性

3、能好，能更好的完成傳輸任務(wù)，加之它的重量輕，體積小等優(yōu)勢，使得它的傳輸容量加大，更加符合現(xiàn)代科技的需要。其二：與電通信相比較，光通信的耗費(fèi)更小，誤碼率更小而且中繼距離更長。這就決定了光通信更高更強(qiáng)的保密性能。其三：光通信是電通信與光子技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，其發(fā)展更利于資源的整合與成本的節(jié)約。 二、光通信的發(fā)現(xiàn)與初步形成 早在19世紀(jì)初葉，科學(xué)家們就在設(shè)想，可否用光波作為載體來傳遞信息。而由于技術(shù)的限制與科學(xué)的不發(fā)達(dá)，這一設(shè)想一直沒能實(shí)現(xiàn)。到了1880年，貝爾發(fā)明了一種“光電話”，可以利用光波作為載體傳遞語音信息。終于證明了這一設(shè)想的可能性。該光電話利用太陽光作為光源，大氣為傳輸介質(zhì)，用硒晶體作為光接

4、收器件，成功地進(jìn)行了光電話的實(shí)驗(yàn)，通話距離最遠(yuǎn)達(dá)到了213米。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)完成之后，貝爾發(fā)表了一篇題為關(guān)于利用光線進(jìn)行聲音的產(chǎn)生與復(fù)制的論文，標(biāo)志著這一設(shè)想實(shí)現(xiàn)。 談到光通信的發(fā)展，就不得不提到紅寶石激光器。激光用紅寶石晶體的基質(zhì)是Al2O3，晶體內(nèi)摻有約0.05%（重量比）的Cr2O3。Cr3+密度約為，1.581019/厘米3。Cr3+在晶體中取代Al3+位置而均勻分布在其中，光學(xué)上屬于負(fù)單軸晶體。20世紀(jì)60年代，美國科學(xué)家梅曼（Meiman）發(fā)明了第一個(gè)紅寶石激光器，1960年7月7日，紐約時(shí)報(bào)首先披露，梅曼成功制成了世界上第一臺紅寶石激光器，他以閃光燈的光線照射進(jìn)一根手指頭大小的特殊紅

5、寶石晶體，創(chuàng)造出了相干脈沖激光光束，這一成果后來震驚了全世界。相比譜線寬的普通光源，它的激光譜線很窄，方向性及相干性極好，是一種理想的相干光源和光載波?，F(xiàn)如今，紅寶石激光器已經(jīng)成為在醫(yī)學(xué)以及眾多科研領(lǐng)域不可或缺的基本儀器設(shè)備。 三、光纖以及光通信的發(fā)展 光纖是光纖是光導(dǎo)纖維的簡寫，是一種利用光在玻璃或塑料制成的纖維中的全反射原理而達(dá)成的光傳導(dǎo)工具。光纖通信技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)是信息化的兩大核心支柱，計(jì)算機(jī)負(fù)責(zé)把信息數(shù)字化，輸入網(wǎng)絡(luò)中去；光纖則是擔(dān)負(fù)著信息傳輸?shù)闹厝巍．?dāng)代社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展中，信息容量日益劇增，為提高信息的傳輸速度和容量，光纖通信被廣泛的應(yīng)用于信息化的發(fā)展，成為繼微電子技術(shù)之后信息領(lǐng)域中

6、的重要技術(shù)。 1976年，在美國亞特蘭大進(jìn)行了第一個(gè)實(shí)用光纖通信系統(tǒng)的現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)。1980年，美國標(biāo)準(zhǔn)化FT-3光纖通信系統(tǒng)投入商業(yè)應(yīng)用。1976年和1978年，日本先后進(jìn)行了速率為34Mb/s的突變型多模光纖通信系統(tǒng)， 以及速率為100Mb/s的漸變型多模光纖通信系統(tǒng)的試驗(yàn)。1983年敷設(shè)了縱貫日本南北的光纜長途干線。隨后，由美、日、英、法發(fā)起的第一條橫跨大西洋TAT-8海底光纜通信系統(tǒng)于1988年建成。第一條橫跨太平洋 TPC-3/HAW-4海底光纜通信系統(tǒng)于1989年建成。從此，海底光纜通信系統(tǒng)的建設(shè)得到了全面展開，促進(jìn)了全球通信網(wǎng)的發(fā)展。 近幾年，隨著網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)分量的持續(xù)加重，容量更

7、大和成本更低的WDM系統(tǒng)的出現(xiàn)和發(fā)展，使SDH在長途網(wǎng)中的地位正發(fā)生歷史性的變化。除了在長途網(wǎng)中容量需求不太大的地區(qū)繼續(xù)作為承載技術(shù)外，SDH的角色開始向網(wǎng)絡(luò)邊緣轉(zhuǎn)移。鑒于網(wǎng)絡(luò)邊緣復(fù)雜的客戶層信號特點(diǎn)，SDH必須從純傳送網(wǎng)轉(zhuǎn)變?yōu)閭魉途W(wǎng)和業(yè)務(wù)網(wǎng)一體化的多業(yè)務(wù)平臺，稱為融合的SDH多業(yè)務(wù)平臺。SDH多業(yè)務(wù)平臺正逐漸從簡單地支持?jǐn)?shù)據(jù)業(yè)務(wù)的固定封裝和透傳的方式向更加靈活有效支持?jǐn)?shù)據(jù)業(yè)務(wù)的下一代SDH系統(tǒng)演進(jìn)和發(fā)展。最新的發(fā)展是支持集成通用組幀程序（GFP）、鏈路容量調(diào)節(jié)方案（LCAS）和自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)（ASON）標(biāo)準(zhǔn)。ASON可以動(dòng)態(tài)地實(shí)施連接建立和管理，使網(wǎng)絡(luò)具有自動(dòng)選路和指配功能。由于在城域網(wǎng)領(lǐng)域

8、正面臨光以太網(wǎng)的競爭壓力，重要的趨勢之一是結(jié)合MPLS，使MSTP和MPLS能互相依托共同向網(wǎng)絡(luò)邊緣擴(kuò)展，從而可以充分利用MPLS靈活跨域支持?jǐn)?shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)的一系列優(yōu)點(diǎn)。 綜上所述，光纖以及光纖通信的發(fā)展大致可以分為三個(gè)歷史階段：從20世紀(jì)60年代70年代，這是從最基本的研究到投入到商業(yè)應(yīng)用的時(shí)期。從20世紀(jì)70年代到20世紀(jì)80年代，這十年是質(zhì)的飛躍時(shí)期，從提高傳輸速度到加大傳輸容量再到大力推廣的時(shí)期。從20世紀(jì)80年代到90年代，這是一個(gè)新的技術(shù)探索的時(shí)期。 四、對于光通信的預(yù)想 目前，10Gbps系統(tǒng)已經(jīng)開始大批裝備網(wǎng)絡(luò)，主要在北美、在歐洲以及日本和澳大利亞也已經(jīng)開始大范圍的使用。但是10Gb

9、ps系統(tǒng)對于光纜極化模色散比較敏感，而已經(jīng)鋪設(shè)的光纜也不一定都能滿足開通和使用10Gbps系統(tǒng)的要求，需要世紀(jì)測試，驗(yàn)證合格以后才能安裝開通。他的比較現(xiàn)實(shí)的出路是轉(zhuǎn)向光的復(fù)用方式。光的復(fù)用方式有很多種，但目前只有波分復(fù)用（WDM）方式進(jìn)入了大規(guī)模商用階段，而其他方式尚處于試驗(yàn)研究的階段。 （一）光通信的智能化發(fā)展。 ASON的概念是國際電聯(lián)在2000年3月提出的，基本設(shè)想是在光傳送網(wǎng)中引入控制平面，以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的按需分配從而實(shí)現(xiàn)光網(wǎng)絡(luò)的智能化。使未來的光傳送網(wǎng)能發(fā)展為向任何地點(diǎn)和任何用戶提供連接的網(wǎng)，成為一個(gè)由成千上萬個(gè)交換接點(diǎn)和千萬個(gè)終端構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)，并且是一個(gè)智能化的全自動(dòng)交換的光網(wǎng)絡(luò)。從這一例子可以看出，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)與通信技術(shù)的密切聯(lián)系，光網(wǎng)絡(luò)智能化是發(fā)展的重要方向。 （二）光網(wǎng)絡(luò)的邊緣化將成為熱點(diǎn)。 光網(wǎng)絡(luò)的邊緣化也是光通信發(fā)展的另一個(gè)趨勢。長久以來，光網(wǎng)絡(luò)都是作為整個(gè)通信體系中的最底層傳輸層。但是，隨著通信行業(yè)的迅速發(fā)展，城域網(wǎng)、接入網(wǎng)也越來越希望引入光網(wǎng)絡(luò)，于是，光網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展從核心網(wǎng)正在向邊緣網(wǎng)絡(luò)發(fā)展。為了改變城域網(wǎng)中業(yè)務(wù)類型多、傳輸速度慢的缺點(diǎn)，人們開發(fā)了多業(yè)務(wù)傳輸平臺（MSTP），在接入網(wǎng)中，光纖到戶（FTTH）也逐漸開始廣泛應(yīng)用，取代了原有的雙絞線上網(wǎng)方式（xDLS），以謀求更大的帶寬。 光通信經(jīng)過了前幾年的低谷以后，現(xiàn)在正處于一個(gè)艱難的上升階段，很多