?光通信的起源

一根光纖引發的通信變革

話說早在西周時期，周幽王為博褒姒一笑，點燃了烽火臺，戲弄了各路諸侯，最終使得西周滅亡，這應該算是光通信在古代應用的一個典型案例了。

通過烽火傳遞有無敵人入侵的信息，其實看中了光信號傳遞特別快的這一特性。

到了1840年，法國的科學家丹尼爾克萊頓做了一個實驗，在裝滿水的水桶上鉆個孔，水流便慢慢從孔流出，然后將光照入水流，發現光居然被水流俘獲了，光線沿著水流方向，曲折傳輸。

其實這是一種光折射的現象，直到1950年，英國科學家展示了一種帶有很厚包層的光導纖維，并且光線可以在其中傳輸，這種光導纖維結構和當下用的光纖類似，但是衰耗很大，算是光纖的雛形。

基于以上的原理，人們將光線在可彎曲的光纖中的全反射現象，應用在了醫療行業： 醫療內窺鏡，也就是我們知道的“胃鏡”當中，在較短距離內，通過光導纖維傳遞圖像。 但是彼時的光導纖維由于其較大的衰耗，還沒有長距通信的這種應用概念。

一直到1966年，華裔科學家高琨發表論文，他預測：當光纖的衰耗低于20dB/KM時，光纖長距通信即可成功（當時的光纖衰耗為1000dB/KM）。

并且，他也對當時科學界的普遍認識“光在玻璃中會有很大衰減，無法應用于長距通信場景”不以為然，為此做了嚴謹的科學論述，這為后來光通信的發展帶來了革命性的影響。

2009年，高琨因其在光纖通信領域的卓越表現，獲得諾貝爾物理學獎，被稱為“光纖通信之父”。

時隔四年之后，基于高琨的理論基礎，美國康寧公司真的做出了20dB/KM的光纖，證明了光纖長距通信的可能性。

1972年，光纖的衰耗降低至4dB/KM；1974年，降低至1.1dB/KM；1979年，降低至0.2dB/KM；時至今日，光纖的衰耗正在向著0.1dB/KM的大關不斷逼近。

如今，世界已經進入全光纖時代，光纖的出現，使得全世界走進地球村這一設想成為可能。同樣，高清視頻，AR/VR，IOT，無人駕駛等應用，對網絡容量和傳輸穩定性要求越來越高，光纖通信猶如社會的血脈，使得人類在信息時代的汪洋大海中乘風破浪。

光通信的發展

WDM引發光通信網絡的變革

光通信的發展史，其實就是復用技術的發展史。

當使用光纖作為通信介質之后，有效地克服了通信距離的問題，那么面臨的問題是如何在有限的光纖資源中，傳輸更多的信息量。

光纖通信中的TDM,OTDM及WDM等復用技術，則是提供大容量高帶寬通信的最佳方式。

時間回到30年前，在1G,2G,3G時代，通信傳輸的內容主要以語言,文本及圖片為主，對通信傳輸容量的需求不大，光纖中的傳輸復用技術以TDM時分復用為主。

到了4G，5G時代，通信傳輸的內容主要以高清視頻及萬物互聯為主，對通信傳輸容量的需求不斷增大。不同時代及其對應的光通信復用技術見下圖：

傳統的TDM技術雖然比較成熟,但是由于電子器件瓶頸的影響很難進一步提升單根光纖的傳輸容量，利用TDM技術已經將單根尾纖速率提升至10Gbit/s，繼續通過TDM技術提升線路容量的方式雖然可行，但是成本又過高了。

于是，如何提升光通信系統傳輸容量的研究就分為了兩個方向----OTDM與WDM。而OTDM由于其復雜性以及WDM的優越性，使得WDM技術成為光通信未來發展的必然趨勢。

（OTDM技術實現復雜容量提升有限，

現階段還不成熟，目前適用于實驗室研究所）

早在1995年，由美國AT&T公司和法國的Alcatel公司 在非洲投資的海底光纜光通信系統，全長超過40000KM，環繞40個國家，采用WDM和光放技術，信道數量16波，單波2.5Gbit/s,總速率為16*2.5=40Gbit/s，可以提供語音、數據、圖片及視頻傳輸的業務，這是WDM復用技術在光通信網絡中的最早一批商用。

人類經濟的發展促使對通信需求的急劇增長，新技術革命的浪潮是社會進步的一大驅動力，WDM技術經過多年的摸爬滾打，在人類社會通信需求的牽引下不斷優化自身，為各行各業保駕護航。

以上內容，是光通信在過去曲折探索中走過的道路，相信大家會有一些共鳴。那么繼往開來，光通信的明天會在哪些方面取得新的突破？

讓我們拭目以待。

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