光纖改變世界

　　1870年的一天，英國物理學(xué)家丁達爾到皇家學(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：在裝滿(mǎn)水的木桶上鉆個(gè)孔，然后用燈從桶上邊把水照亮。結果使觀(guān)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(lái)，水流彎曲，光線(xiàn)也跟著(zhù)彎曲，光居然被彎彎曲曲的水俘獲了。

　　人們曾經(jīng)發(fā)現，光能沿著(zhù)從酒桶中噴出的細酒流傳輸；人們還發(fā)現，光能順著(zhù)彎曲的玻璃棒前進(jìn)。這是為什么呢？難道光線(xiàn)不再直進(jìn)了嗎？這些現象引起了丁達爾的注意，經(jīng)過(guò)他的研究，發(fā)現這是全反射的作用，即光從水中射向空氣，當入射角大于某一角度時(shí)，折射光線(xiàn)消失，全部光線(xiàn)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(xiàn)傳播，只不過(guò)在內表面上發(fā)生了多次全反射，光線(xiàn)經(jīng)過(guò)多次全反射向前傳播。

　　后來(lái)人們造出一種透明度很高、粗細像蜘蛛絲一樣的玻璃絲──玻璃纖維，當光線(xiàn)以合適的角度射入玻璃纖維時(shí)，光就沿著(zhù)彎彎曲曲的玻璃纖維前進(jìn)。由于這種纖維能夠用來(lái)傳輸光線(xiàn)，所以稱(chēng)它為光導纖維。

　　微細的光纖封裝在塑料護套中，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成光傳導。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脈沖。它最初出現在在19世紀后期，但是實(shí)際到了20世紀70年代才投入使用，因為當時(shí)的技術(shù)解決了傳輸長(cháng)距離后信號衰減的問(wèn)題。

　　光纖使用光傳遞信息，它們比傳統的電纜更優(yōu)秀的特點(diǎn)是：抗電磁干擾，保護數據安全，不導電，無(wú)火花、安裝方便。最重要的一點(diǎn)是，在很長(cháng)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，由于光在光導纖維的傳導損耗比電在電線(xiàn)傳導的損耗低得多，光纖被用作長(cháng)距離的信息傳遞。

　　前香港中文大學(xué)校長(cháng)高錕和George A. Hockham首先提出光纖可以用于通訊傳輸的設想，高錕因此獲得2009年諾貝爾物理學(xué)獎。

光纖發(fā)展年表

　　1880-AlexandraGrahamBell發(fā)明光束通話(huà)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、氣體透鏡波導、空心金屬波導管等

　　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》，從理論上分析證明了用光纖作為傳輸媒體以實(shí)現光通信的可能性，并預言了制造通信用的超低耗光纖的可能性

　　1970-美國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-美國貝爾實(shí)驗室研制出世界上第一只在室溫下連續波工作的砷化鎵鋁半導體激光器

　　1972-傳輸損耗降低至4dB/km

　　1973-我國郵電部武漢郵電學(xué)院開(kāi)始研究光纖通信

　　1974-美國貝爾研究所發(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-美國在亞特蘭大的貝爾實(shí)驗室地下管道開(kāi)通了世界上第一條光纖通信系統的試驗線(xiàn)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，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(cháng)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電話(huà)公司幾乎同時(shí)研制成功壽命達100萬(wàn)小時(shí)（實(shí)用中10年左右）的半導體激光器

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

　　1977-首次實(shí)際安裝電話(huà)光纖網(wǎng)路

　　1978-FORT在法國首次安裝其生產(chǎn)之光纖電

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

　　1979-傳輸損耗降低至0.2dB/km

　　1980-多模光纖通信系統商用化（140Mb/s），并著(zhù)手單模光纖通信系統的現場(chǎng)試驗工作

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

　　1990-單模光纖通信系統進(jìn)入商用化階段（565Mb/s），并著(zhù)手進(jìn)行零色散移位光纖和波分復用及相干通信的現場(chǎng)試驗，而且陸續制定數字同步體系（SDH）的技術(shù)標準

　　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-區域網(wǎng)絡(luò )及其他短距離傳輸應用之光纖

　　1992-貝爾實(shí)驗室與日本合作伙伴成功地試驗了可以無(wú)錯誤傳輸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(kāi)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-采用波分復用技術(shù)（WDM）的20Gb/s 和40Gb/s 的SDH產(chǎn)品試驗取得重大突破

　　1999-中國生產(chǎn)的8×2.5Gb/sWDM系統首次在青島至大連開(kāi)通，沈陽(yáng)至大連的32×2.5Gb/sWDM光纖通信系統開(kāi)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在上海至杭州開(kāi)通

　　2005-FTTH(Fiber To The Home)光纖直接到家庭