光纤通信技术有哪些发展历史？

一般而言，传递信息由以下三个环节组成：获取信息、信息交换及信息传输。

光纤通信" target="_blank">光纤通信是其中的信息传输环节。

而信息传输有二个必要前提：

a. 可靠的信号源 ----在光纤通信中为激光器

b. 良好的传输媒体 ----在光纤通信中为光纤

随着这两个必要的条件的相续出现，光纤通信开始了它的飞速发展，拉开了光纤通信这个通信行业中最为重要的传输手段之一的技术的序幕。

容易想像，利用光在空气中直线传播的特点，进行大气传输光通信，不需要任何线路，简单、经济。1960年梅曼(T.H.Maiman)发明了红宝石激光器，产生了单色相干光，使高速的光调制成为可能。

此后相续出现了各色各样的大气传输系统实验，但后来发现大气传输光通信存在许多严重的问题，不可实际使用。

1966年，英籍华人高锟(C.K.Kao)和Hockham预见利用玻璃可以制成衰减为20dB/km的通信光导纤维(简称光纤)。

而当时世界上最优良的光学玻璃的衰减达1000dB/km左右。

1970年，美国康宁玻璃公司首先制出了衰减为20dB/km的光纤，取得了重大的突破。使得光纤通信成为可能。

1974年，光纤衰减降低到了2dB/km。

1980年，光纤衰减低达0.2dB/km(在1.55μm长波长低衰减窗口)，接近理论值。这样，使得长距离的光纤通信成为可能。

并且，由于提纯工艺的不断改进，使光纤的传输窗口从0.85μm的短波长窗口移到1.3μm、1.55μm的长波长低衰减窗口。

在1976年后，各种实用的光纤通信系统陆续出现。在1980年，世界许多国家都研制成商用的光纤通信系统。从此，光纤通信大踏步地走入了商用时期。

光纤商用化以来，随着技术的不断发展，光纤的品种经历了若干个重要发展阶段。

今天，我们把阶段历程做一个简要的回顾：

▉ 第一阶段：多模光纤(第一窗口)

1966年7月，华裔科学家高锟就光纤传输的前景发表了具有历史意义的论文。该文分析了造成光纤传输损耗的主要原因，从理论上阐述了有可能把损耗降低到20dB/km的见解，并提出这样的光纤将可用于通信。

2009年，高锟因为对光纤事业的突出贡献，获得了诺贝尔物理学奖。

在理论的指引下，四年以后的1970年，美国康宁公司真的拉出了损耗为20dB/km的光纤，证明光纤作为通信介质的可能性。

与此同时，美国贝尔实验室发明了使用砷化镓(GaAs)作为材料的半导体激光(semiconductor laser)，凭借体积小的优势，大量运用于光纤通信系统中。

1972年，光纤的传输损耗降低至4dB/km。

至此，光纤通信时代，正式开启。

1972-1981年，是多模光纤研发和应用期。

前期第一个使用的光纤通信波长，是850nm，称为第一窗口。

早期开发使用的，是阶跃型多模光纤。接着开发了A1a类梯度多模光纤(50/125)，其衰减为3.0-3.5dB/km，带宽为200-800MHz·km，数值孔径为0.20±0.02或0.23±0.02。

后来，又开发使用了A1b类梯度多模光纤(62.5/125)，其衰减为3.0-3.5dB/km，带宽为100-800MHz·km，数值孔径为0.275±0.015。

这两种光纤与850nm附近波长LED(发光二极管)相配合，形成早期的光通信系统。

当时，LED光谱宽度为40nm，注入光功率为5或20μW，最大速率为5或60Mb/s。

▉ 第二阶段：多模光纤(第二窗口)

70年代末到80年代初，光纤厂家又开发了第二窗口(1300nm)。

A1a类光纤衰减0.8-1.5dB/km，带宽200-1200MHz·km。A1b类光纤衰减0.8-1.5dB/km，带宽200-1000MHz·km。

与它们相配合使用的是高辐射LED，其光谱宽度为120nm，注入光功率为20μW，最大速率为100Mb/s。

▉ 第三阶段：G.652及G.653、G.654单模光纤(第二、三窗口)

1982-1992年是G.652及G.653、G.654单模光纤的大规模应用期，打开了光纤的第二窗口(1310nm)和第三窗口(1550nm)。

1973-1977年，世界各大光纤制造商开发了各种先进的预制棒生产工艺——康宁开发出OVD技术;日本的NTT、住友、古河、藤仓等联合开发出VAD技术;朗讯改善了MCVD技术;荷兰菲力浦开发了PCVD技术。

1982年，由美国开始，日、德等国家紧跟，全球开始大量建设G.652单模光纤长途工程。单模光纤的市场需求大增，刺激了大规模生产。

这时，康宁的OVD进一步提高了沉积速率，VAD、MCVD、PCVD都外加套管来作为增大预制棒的措施。

此后，各家都照着两步法的混合工艺来加大预制棒。

90年代，法国阿尔卡特开发了APVD技术(MCVD+等离子喷涂工艺)。

各大光纤制造商制造技术的重大进步，为常规单模光纤的广泛应用创造了更好的条件。

1984年，第三窗口(1550nm)开始启用。

同年，CCITT(国际电报电话咨询委员会)发布G.651和G.652标准。

到1985年，G.652光纤1310nm的损耗已达0.35dB/km，1550nm的损耗已达0.21dB/km。

1985年，日本、美国研发的G.653色散位移光纤商用化，其特点是把零色散点从第二窗口移到第三窗口，1550nm波长不仅损耗最低，而且色散也最小。

1988年，CCITT发布G.653标准。此光纤大量用于日本的通信干线。

90年代初，掺铒光纤放大器(EDFA)开始商用化，促使密集波分复用(DWDM)提上议事日程。

但是，G.653光纤在1550nm波长处的零色散，造成DWDM系统波道间的非线性干扰十分严重，因而没在世界上推广开来。

1995年，我国建设京九光缆工程，24芯纤中用了六根G.653光纤，一直没开通。以后，我国也没用G.653光纤。

这一时期，还产生了一种截止波长移位的光纤。它在1550nm处不但损耗低，而且微弯损耗小，适合使用光放大器的长途干线系统和海底光缆系统。

1988年，CCITT发布G.654标准。

▉ 第四阶段：光纤窗口全开，特性全面发展

1993-2006年，光纤通信窗口扩展到4、5窗口及S波段，光纤通信窗口全面打开，新开发四种新品种光纤，光纤特性更趋完善。

(1)、非零色散位移单模光纤G.655光纤(第三、第四窗口)

为抑制密集波分复用(DWDM)系统中的四波混频(FWM)和交叉相位调制(XPM)，减小光通道间的非线性干扰，非零色散位移光纤(WZDSF)在1993年问世了。

先是朗讯推出真波光纤，接着康宁推出了大有效面积LEAF光纤。

这些光纤一开始工作在第三窗口，即C波段(1530-1565nm)。1995年后，扩展到第四窗口，即L波段(1565-1625nm)。

1996年，ITU-T制定了G.655标准。1998年之后，在全世界得到广泛应用。

(2)、低水峰单模光纤G.652C(第五窗口)

1998年，朗讯推出了全波光纤(即低水峰光纤)，使1383nm的水峰几乎不存在(衰减<0.31dB/km)，打开了光纤的第五窗口，即E波段(1360-1460nm)。

1999年，中国开始用全波光纤做光缆，用于九江电信。

2000年，ITU-T制定了G.652C标准。

2001年，康宁做出了低水峰光纤。

2002年，G.652C光纤在全世界推广。

从此，单模光纤从1260nm至1625nm波长范围内，具有优异的衰减性能。

光通信就是利用光波来载送信息，实现通信。光纤是一种传输媒体，它的传输类似于铜线，电缆的传输，不同的是，它所承载的是光信号。光纤通信，即是以光纤为传输媒介的通信方式。

一般而言，传递信息由以下三个环节组成：获取信息、信息交换及信息传输。

光纤通信是其中的信息传输环节。

而信息传输有二个必要前提：

a. 可靠的信号源 ----在光纤通信中为激光器

b. 良好的传输媒体 ----在光纤通信中为光纤

随着这两个必要的条件的相续出现，光纤通信开始了它的飞速发展，拉开了光纤通信这个通信行业中最为重要的传输手段之一的技术的序幕。

容易想像，利用光在空气中直线传播的特点，进行大气传输光通信，不需要任何线路，简单、经济。1960年梅曼(T.H.Maiman)发明了红宝石激光器，产生了单色相干光，使高速的光调制成为可能。

此后相续出现了各色各样的大气传输系统实验，但后来发现大气传输光通信存在许多严重的问题，不可实际使用。

1966年，英籍华人高锟(C.K.Kao)和Hockham预见利用玻璃可以制成衰减为20dB/km的通信光导纤维(简称光纤)。

而当时世界上最优良的光学玻璃的衰减达1000dB/km左右。

1970年，美国康宁玻璃公司首先制出了衰减为20dB/km的光纤，取得了重大的突破。使得光纤通信成为可能。

1974年，光纤衰减降低到了2dB/km。

1980年，光纤衰减低达0.2dB/km(在1.55μm长波长低衰减窗口)，接近理论值。这样，使得长距离的光纤通信成为可能。

并且，由于提纯工艺的不断改进，使光纤的传输窗口从0.85μm的短波长窗口移到1.3μm、1.55μm的长波长低衰减窗口。

在1976年后，各种实用的光纤通信系统陆续出现。在1980年，世界许多国家都研制成商用的光纤通信系统。从此，光纤通信大踏步地走入了商用时期。

注：到了现在，激光器的使用寿命已在100,000小时以上，光纤的典型传输窗口与损耗为：

1550nm窗口损耗0.18dB/KM

1310nm窗口损耗0.35dB/KM

在光纤通信中，我们常常会提到传输窗口的概念，大家知道，任何波长的光都可以在光纤中传输，而某几个波长的光在光纤中的传输损耗低于其它波长的光在光纤中的传输损耗，这几个特定的波长就是我们所说的传输窗口，目前最常用的传输窗口就是在上面所提到的850nm，1310nm以及1550nm。

损耗的计算公式如下：损耗(dB)=10lg(输入/输出)。

损耗的单位dB为相对单位，代表一种倍率关系，而非绝对值概念。