【光纖電話】光纖通訊歷史發(fā)展

時間：2021-05-31作者：東莞市艾弗特通訊科技有限公司瀏覽：146

自古以來，人類對于長距離通訊的需求就不曾稍減。隨著時間的前進，從烽火到電報，再到1940年**條同軸電纜（coaxial cable）正式服役，這些通訊系統(tǒng)的復雜度與精細度也不斷的進步。但是這些通訊方式各有其極限，使用電氣訊號傳遞資訊雖然快速，但是傳輸距離會因為電氣訊號容易衰減而需要大量的中繼器（repeater）；微波（microwave）通訊雖然可以使用空氣做介質(zhì)，可是也會受到載波頻率（carrier frequency）的限制。到了二十世紀中葉，人們才了解使用光來傳遞資訊，能帶來很多過去所沒有的顯著好處。

然而，當時并沒有同調(diào)性高的發(fā)光源（coherent light source），也沒有適合作為傳遞光訊號的介質(zhì)，所以光通訊一直只是概念。直到1960年代，雷射（laser）的發(fā)明才解決了**項難題。1970 年后康寧公司（Corning Glass Works）發(fā)展出高品質(zhì)低衰減的光纖則是解決了*二項問題，此時訊號在光纖中傳遞的衰減量**次**光纖通訊之父高錕所提出的每公里衰減20分貝（20dB/km）關(guān)卡，證明了光纖作為通信介質(zhì)的可能性。與此同時使用砷化鎵（GaAs）作為材料的半導體雷射（semiconductor laser）也被發(fā)明出來，并且憑借體積小的優(yōu)勢而大量運用于光纖通訊系統(tǒng)中。1976年，**條速率為44.7Mbit/s的光纖通信系統(tǒng)在美國亞特蘭大的地下管道中誕生。

經(jīng)過了五年的研發(fā)期，**個商用的光纖通訊系統(tǒng)在1980年問市。這個人類史上**個光纖通訊系統(tǒng)使用波長800納米（nanometer）的砷化鎵雷射作為光源，傳輸?shù)乃俾剩╠ata rate）達到45Mb/s（bits per second），每10公里需要一個中繼器增強訊號。

*二代的商用光纖通訊系統(tǒng)也在1980年后發(fā)展出來，使用波長1300納米的磷砷化鎵銦（InGaAsP）雷射。早期的光纖通訊系統(tǒng)雖然受到色散（dispersion）的問題而影響了訊號品質(zhì)。但是1981年單模光纖（single-mode fiber）的發(fā)明克服了這個問題。到了1987年時，一個商用光纖通訊系統(tǒng)的傳輸速率已經(jīng)高達1.7Gb/s，比**個光纖通訊系統(tǒng)的速率快了將近四十倍之譜。同時傳輸?shù)墓β逝c訊號衰減的問題也有顯著改善，間隔50公里才需要一個中繼器增強訊號。1980年代末，EDFA的誕生，堪稱光通信歷史上的一個里程碑似的事件，它使光纖通信可直接進行光中繼，使長距離高速傳輸成為可能，并促使了DWDM的誕生。

*三代的光纖通訊系統(tǒng)改用波長1550納米的雷射做光源，而且訊號的衰減已經(jīng)低至每公里0.2分貝（0.2dB/km）。之前使用磷砷化鎵銦雷射的光纖通訊系統(tǒng)常常遭遇到脈波延散（pulse spreading）問題，而科學家則設計出色散遷移光纖（dispersion-shifted fiber）來解決這些問題，這種光纖在傳遞1550納米的光波時，色散幾乎為零，因其可將雷射光的光譜限制在單一縱模（longitudinal mode）內(nèi)。這些技術(shù)上的突破使得*三代光纖通訊系統(tǒng)的傳輸速率達到2.5Gb/s，而且中繼器的間隔可達到100公里遠。

*四代光纖通訊系統(tǒng)引進了光放大器（optical amplifier），進一步減少中繼器的需求。另外，波長分波多工器（wavelength-division multiplexing, WDM）技術(shù)則大幅增加傳輸速率。這兩項技術(shù)的發(fā)展讓光纖通訊系統(tǒng)的容量以每六個月增加一倍的方式大幅躍進，到了2001年時已經(jīng)到達10Tb/s的驚人速率，足足是80年代光纖通訊系統(tǒng)的200倍之多。近年來，傳輸速率已經(jīng)進一步增加到14Tb/s，每隔160公里才需要一個中繼器。

*五代光纖通訊系統(tǒng)發(fā)展的重心在于擴展波長分波多工器的波長操作范圍。傳統(tǒng)的波長范圍，也就是一般俗稱的“C band”約是1530納米至1570納米之間，新一帶的無水光纖（dry fiber）低損耗的波段則延伸到1300納米至1650納米間。另外一個發(fā)展中的技術(shù)是引進光固子（optical soliton）的概念，利用光纖的非線性效應，讓脈波能夠抵抗色散而維持原本的波形。

1990年至2000年間，光纖通訊產(chǎn)業(yè)受到因特網(wǎng)泡沫的影響而大幅成長。此外一些新興的網(wǎng)絡應用，如隨選視訊（video on demand）使得因特網(wǎng)帶寬的成長甚至**過摩爾定律（Moore''''s Law）所預期集成電路芯片中晶體管增加的速率。而自因特網(wǎng)泡沫破滅至2006年為止，光纖通訊產(chǎn)業(yè)透過企業(yè)整并壯大規(guī)模，以及委外生產(chǎn)的方式降低成本來延續(xù)生命。

發(fā)展*就是全光網(wǎng)絡了，使光通信完全的代替電信號通訊系統(tǒng)，當然，這還有很長的路要走。


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