光纖網絡早已經普及起來,但是你知道光纖的發展歷程嗎?

光纖自1966年出生在中國上海的英籍華人高錕,發表論文《光頻介質纖維表面波導》,提出用石英玻璃纖維(光纖)傳送光信號來進行通信,可實現長距離、大容量通信。

1970年損失為20db/km的光纖研製出來了。據說康寧公司花費3000萬美元,得到30米光纖樣品,認為非常值得。這一突破,引起整個通信界的震動,世界發達國家開始投入巨大力量研究光纖通信。1976年,美國貝爾實驗室在亞特蘭大到華盛頓間建立了世界第一條實用化的光纖通信線路,速率為45Mb/s,採用的是多模光纖,光源用的是發光管LED,波長是0.85微米的紅外光。在上世紀70年代末,大容量的單模光纖和長壽命的半導體激光器研製成功。光纖通信系統開始顯示出長距離、大容量無比的優越性。

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中國光纖發展史

我國在發展光纖通信技術上少走了不少彎路,正確的技術路線引導正確方向:

1973年,世界光纖通信尚未實用。郵電部武漢郵電科學研究院(當時是武漢郵電學院)就開始研究光纖通信。由於武漢郵電科學研究院採用了石英光纖、半導體激光器和編碼制式通信機正確的技術路線,使我國在發展光纖通信技術上少走了不少彎路,從而使我國光纖通信在高新技術中與發達國家有較小的差距。

我國研究開發光纖通信正處於十年動亂時期,處於封閉狀態。國外技術基本無法借鑑,純屬自己摸索,一切都要自己搞,包括光纖、光電子器件和光纖通信系統。武漢郵電科學研究院,考慮到保證光纖通信最終能為經濟建設所用,開展了全面研究,除研製光纖外,還開展光電子器件和光纖通信系統的研製,使我國至今具有了完整的光纖通信產業。

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改革開放後的飛速發展

1978年改革開放後,光纖通信的研發工作大大加快,此後我國研製出光纖通信試驗系統。1982年郵電部重點科研工程“八二工程”在武漢開通。該工程被稱為實用化工程,要求一切是商用產品而不是試驗品,要符合國際CCITT標準,要由設計院設計、工人施工。從此中國的光纖通信進入實用階段。

在20世紀80年代中期,數字光纖通信的速率已達144Mb/s,可傳送1980路電話,超過同軸電纜載波。於是,光纖通信作為主流被大量採用,在傳輸幹線上全面取代電纜。經過國家“六五”、“七五”、“八五”和“九五”計劃,中國已建成“八縱八橫”幹線網,連通全國各省區市。光纖通信已成為中國通信的主要手段

2005年3.2Tbps超大容量的光纖通信系統在上海至杭州開通,是至今世界容量最大的實用線路。

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我國光纖發展現狀

中國已建立了一定規模的光纖通信產業。中國生產的光纖光纜、半導體光電子器件和光纖通信系統能供國內建設,並有少量出口。實際上中國省內農村有許多空白需要建設;3G移動通信網的建設也需要光纖網來支持;隨著寬帶業務的發展、網絡需要擴容等,光纖通信仍有巨大的市場。每年光纖通信設備和光纜的銷售量是上升的。

對光纖通信而言,超高速度、超大容量和超長距離傳輸一直是人們追求的目標,而全光網絡也是人們不懈追求的夢想。

(1) 超大容量、超長距離傳輸技術波分複用技術極大地提高了光纖傳輸系統的傳輸容量,在未來跨海光傳輸系統中有廣闊的應用前景。

近年來波分複用系統發展迅猛,目前1.6Tbit/ 的WDM系統已經大量商用,同時全光傳輸距離也在大幅擴展。提高傳輸容量的另一種途徑是採用光時分複用 (OTDM)技術,與 WDM通過增加單根光纖中傳輸的信道數來提高其傳輸容量不同,OTDM技術是通過提高單信道速率來提高傳輸容量,其實現的單信道最高速率達 640Gbit/s 。我們可以把多個OTDM信號進行波分複用,從而大幅提高傳輸容量。偏振複用 (PDM)技術可以明顯減弱相鄰信道的相互作用。 由於歸零 (RZ) 編碼信號在超高速通信系統中佔空較小,降低了對色散管理分佈的要求,且 RZ編碼方式對光纖的非線性和偏振模色散 (PMD)的適應能力較強,因此現在的超大容量 WDM/OTDM通信系統基本上都採用 RZ編碼傳輸方式。WDM/OTDM混合傳輸系統需要解決的關鍵技術基本上都包括在 OTDM 和WDM通信系統的關鍵技術中。

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(2) 光孤子通信

光孤子是一種特殊的 ps 數量級的超短光脈衝,由於它在光纖的反常色散區,群速度色散和非線性效應相互平衡,因而經過光纖長距離傳輸後,波形和速度都保持不變。光孤子通信就是利用光孤子作為載體實現長距離無畸變的通信,在零誤碼的情況下信息傳遞可達萬里之遙。

當然實際的光孤子通信仍然存在許多技術難題, 但目前已取得的突破性進展使人們相信,光孤子通信在超長距離、高速、大容量的全光通信中,尤其在海底光通信系統中,有著光明的發展前景。

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(3) 全光網絡

未來的高速通信網將是全光網。全光網是光纖通信技術發展的最高階段,也是理想階段。傳統的光網絡實現了節點間的全光化,但在網絡結點處仍採用電器件,限制了目前通信網幹線總容量的進一步提高,因此真正的全光網已成為一個非常重要的課題。全光網絡以光節點代替電節點,節點之間也是全光化,信息始終以光的形式進行傳輸與交換, 交換機對用戶信息的處理不再按比特進行,而是根據其波長來決定路由。

目前,全光網絡的發展仍處於初期階段,但它已顯示出了良好的發展前景。從發展趨勢上看,形成一個真正的、以 WDM技術與光交換技術為主的光網絡層, 建立純粹的全光網絡,消除電光瓶頸已成為未來光通信發展的必然趨勢,更是未來信息網絡的核心,也是通信技術發展的最高級別,更是理想級別。


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