光纖改變世界

　　1870年的一天，英國(guó)物理學(xué)家丁達(dá)爾到皇家學(xué)會(huì)的演講廳講光的全反射原理，他做了一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)：在裝滿水的木桶上鉆個(gè)孔，然后用燈從桶上邊把水照亮。結(jié)果使觀眾們大吃一驚。人們看到，放光的水從水桶的小孔里流了出來，水流彎曲，光線也跟著彎曲，光居然被彎彎曲曲的水俘獲了。

　　人們?cè)?jīng)發(fā)現(xiàn)，光能沿著從酒桶中噴出的細(xì)酒流傳輸；人們還發(fā)現(xiàn)，光能順著彎曲的玻璃棒前進(jìn)。這是為什么呢？難道光線不再直進(jìn)了嗎？這些現(xiàn)象引起了丁達(dá)爾的注意，經(jīng)過他的研究，發(fā)現(xiàn)這是全反射的作用，即光從水中射向空氣，當(dāng)入射角大于某一角度時(shí)，折射光線消失，全部光線都反射回水中。表面上看，光好像在水流中彎曲前進(jìn)。實(shí)際上，在彎曲的水流里，光仍沿直線傳播，只不過在內(nèi)表面上發(fā)生了多次全反射，光線經(jīng)過多次全反射向前傳播。

　　后來人們?cè)斐鲆环N透明度很高、粗細(xì)像蜘蛛絲一樣的玻璃絲──玻璃纖維，當(dāng)光線以合適的角度射入玻璃纖維時(shí)，光就沿著彎彎曲曲的玻璃纖維前進(jìn)。由于這種纖維能夠用來傳輸光線，所以稱它為光導(dǎo)纖維。

　　微細(xì)的光纖封裝在塑料護(hù)套中，使得它能夠彎曲而不至于斷裂。光纖利用光在玻璃或塑料制成的纖維中的全反射原理達(dá)成光傳導(dǎo)。通常，光纖的一端的發(fā)射裝置使用發(fā)光二極管（light emitting diode，LED）或一束激光將光脈沖傳送至光纖，光纖的另一端的接收裝置使用光敏元件檢測(cè)脈沖。它最初出現(xiàn)在在19世紀(jì)后期，但是實(shí)際到了20世紀(jì)70年代才投入使用，因?yàn)楫?dāng)時(shí)的技術(shù)解決了傳輸長(zhǎng)距離后信號(hào)衰減的問題。

　　光纖使用光傳遞信息，它們比傳統(tǒng)的電纜更優(yōu)秀的特點(diǎn)是：抗電磁干擾，保護(hù)數(shù)據(jù)安全，不導(dǎo)電，無火花、安裝方便。最重要的一點(diǎn)是，在很長(zhǎng)的距離它也能做到100兆兆比特每秒的帶寬。這在很大程度上促使了互聯(lián)網(wǎng)革命的發(fā)生。在日常生活中，由于光在光導(dǎo)纖維的傳導(dǎo)損耗比電在電線傳導(dǎo)的損耗低得多，光纖被用作長(zhǎng)距離的信息傳遞。

　　前香港中文大學(xué)校長(zhǎng)高錕和George A. Hockham首先提出光纖可以用于通訊傳輸?shù)脑O(shè)想，高錕因此獲得2009年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

光纖發(fā)展年表

　　1880-AlexandraGrahamBell發(fā)明光束通話傳輸

　　1960-電射及光纖之發(fā)明

　　1960-玻璃纖維的傳輸損耗大于1000dB/km，其他材料包括光圈波導(dǎo)、氣體透鏡波導(dǎo)、空心金屬波導(dǎo)管等

　　1966-七月，英藉、華裔學(xué)者高錕博士（K.C.Kao）在PIEE 雜志上發(fā)表論文《光頻率的介質(zhì)纖維表面波導(dǎo)》，從理論上分析證明了用光纖作為傳輸媒體以實(shí)現(xiàn)光通信的可能性，并預(yù)言了制造通信用的超低耗光纖的可能性

　　1970-美國(guó)康寧公司三名科研人員馬瑞爾、卡普隆、凱克用改進(jìn)型化學(xué)相沉積法（MCVD 法）成功研制成傳輸損耗只有20dB/km的低損耗石英光纖。

　　1970-美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室研制出世界上第一只在室溫下連續(xù)波工作的砷化鎵鋁半導(dǎo)體激光器

　　1972-傳輸損耗降低至4dB/km

　　1973-我國(guó)郵電部武漢郵電學(xué)院開始研究光纖通信

　　1974-美國(guó)貝爾研究所發(fā)明了低損耗光纖制作法――CVD法（汽相沉積法），使光纖傳輸損耗降低到1.1dB/km。

　　1976-美國(guó)在亞特蘭大的貝爾實(shí)驗(yàn)室地下管道開通了世界上第一條光纖通信系統(tǒng)的試驗(yàn)線路。采用一條擁有144個(gè)光纖的光纜以44.736Mbps的速率傳輸信號(hào)，中繼距離為10 km。采用的是多模光纖，光源用的是發(fā)光管LED，波長(zhǎng)是0.85微米的紅外光。

　　1976-傳輸損耗降低至0.5dB/km

　　1977-貝爾研究所和日本電報(bào)電話公司幾乎同時(shí)研制成功壽命達(dá)100萬小時(shí)（實(shí)用中10年左右）的半導(dǎo)體激光器

　　1977-世界上第一條光纖通信系統(tǒng)在美國(guó)芝加哥市投入商用，速率為45Mb/s

　　1977-首次實(shí)際安裝電話光纖網(wǎng)路

　　1978-FORT在法國(guó)首次安裝其生產(chǎn)之光纖電

　　1979-趙梓森拉制出我國(guó)自主研發(fā)的第一根實(shí)用光纖，被譽(yù)為“中國(guó)光纖之父”

　　1979-傳輸損耗降低至0.2dB/km

　　1980-多模光纖通信系統(tǒng)商用化（140Mb/s），并著手單模光纖通信系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)工作

　　1982-我國(guó)郵電部重點(diǎn)科研工程“八二工程”在武漢開通

　　1990-單模光纖通信系統(tǒng)進(jìn)入商用化階段（565Mb/s），并著手進(jìn)行零色散移位光纖和波分復(fù)用及相干通信的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，而且陸續(xù)制定數(shù)字同步體系（SDH）的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)

　　1990-傳輸損耗降低至0.14dB/km，已經(jīng)接近石英光纖的理論衰耗極限值0.1dB/km

　　1990-區(qū)域網(wǎng)絡(luò)及其他短距離傳輸應(yīng)用之光纖

　　1992-貝爾實(shí)驗(yàn)室與日本合作伙伴成功地試驗(yàn)了可以無錯(cuò)誤傳輸9000公里的光放大器，其最初速率為5Gbps，隨后增加到10Gbps

　　1993-SDH產(chǎn)品開始商用化（622Mb/s 以下）

　　1995-2.5Gb/s 的SDH產(chǎn)品進(jìn)入商用化階段

　　1996-10Gb/s 的SDH產(chǎn)品進(jìn)入商用化階段

　　1997-采用波分復(fù)用技術(shù)（WDM）的20Gb/s 和40Gb/s 的SDH產(chǎn)品試驗(yàn)取得重大突破

　　1999-中國(guó)生產(chǎn)的8×2.5Gb/sWDM系統(tǒng)首次在青島至大連開通，沈陽至大連的32×2.5Gb/sWDM光纖通信系統(tǒng)開通

　　2000-到屋邊光纖=>到桌邊光纖

　　2005-3.2Tbps超大容量的光纖通信系統(tǒng)在上海至杭州開通

　　2005-FTTH(Fiber To The Home)光纖直接到家庭