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光纤网络早已经普及起来,但是你知道光纤的发展历程吗?

光纤自1966年出生在中国上海的英籍华人高锟,发表论文《光频介质纤维表面波导》,提出用石英玻璃纤维(光纤)传含光信号来进行通信,可实现长距离、大容量通信。

1970年损失为20db/km的光纤研制出来了。据说康宁公司花费3000万美元,得到30米光纤样品,认为非常值得。这一突破,引起整个通信界的震动,世界发达国家开始投入巨大力量研究光纤通信。1976年,美国贝尔实验室在亚特兰大到华盛顿间建立了世界第一条实用化的光纤通信线路,速率为45Mb/s,采用的是多模光纤,光源用的是发光管LED,波长是0.85微米的红外光。在上世纪70年代末,大容量的单模光纤和长寿命的半导体激光器研制成功。光纤通信系统开始显示出长距离、大容量无比的优越性。

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中国光纤发展史

我国在发展光纤通信技术上少走了不少弯路,正确的技术路线引导正确方向:

1973年,世界光纤通信尚未实用。邮电部武汉邮电科学研究院(当时是武汉邮电学院)就开始研究光纤通信。由于武汉邮电科学研究院采用了石英光纤、半导体激光器和编码制式通信机正确的技术路线,使我国在发展光纤通信技术上少走了不少弯路,从而使我国光纤通信在高新技术中与发达国家有较小的差距。

我国研究开发光纤通信正处于十年动乱时期,处于封闭状态。国外技术基本无法借鉴,纯属自己摸索,一切都要自己搞,包括光纤、光电子器件和光纤通信系统。武汉邮电科学研究院,考虑到保证光纤通信最终能为经济建设所用,开展了全面研究,除研制光纤外,还开展光电子器件和光纤通信系统的研制,使我国至今具有了完整的光纤通信产业。

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改革开放后的飞速发展

1978年改革开放后,光纤通信的研发工作大大加快,此后我国研制出光纤通信试验系统。1982年邮电部重点科研工程“八二工程”在武汉开通。该工程被称为实用化工程,要求一切是商用产品而不是试验品,要符合国际CCITT标准,要由设计院设计、工人施工。从此中国的光纤通信进入实用阶段。

在20世纪80年代中期,数字光纤通信的速率已达144Mb/s,可传含1980路电话,超过同轴电缆载波。于是,光纤通信作为主流被大量采用,在传输干线上全面取代电缆。经过国家“六五”、“七五”、“八五”和“九五”计划,中国已建成“八纵八横”干线网,连通全国各省区市。光纤通信已成为中国通信的主要手段

2005年3.2Tbps超大容量的光纤通信系统在上海至杭州开通,是至今世界容量最大的实用线路。

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我国光纤发展现状

中国已建立了一定规模的光纤通信产业。中国生产的光纤光缆、半导体光电子器件和光纤通信系统能供国内建设,并有少量出口。实际上中国省内农村有许多空白需要建设;3G移动通信网的建设也需要光纤网来支持;随着宽带业务的发展、网络需要扩容等,光纤通信仍有巨大的市场。每年光纤通信设备和光缆的销售量是上升的。

对光纤通信而言,超高速度、超大容量和超长距离传输一直是人们追求的目标,而全光网络也是人们不懈追求的梦想。

(1) 超大容量、超长距离传输技术波分复用技术极大地提高了光纤传输系统的传输容量,在未来跨海光传输系统中有广阔的应用前景。

近年来波分复用系统发展迅猛,目前1.6Tbit/ 的WDM系统已经大量商用,同时全光传输距离也在大幅扩展。提高传输容量的另一种途径是采用光时分复用 (OTDM)技术,与 WDM通过增加单根光纤中传输的信道数来提高其传输容量不同,OTDM技术是通过提高单信道速率来提高传输容量,其实现的单信道最高速率达 640Gbit/s 。我们可以把多个OTDM信号进行波分复用,从而大幅提高传输容量。偏振复用 (PDM)技术可以明显减弱相邻信道的相互作用。 由于归零 (RZ) 编码信号在超高速通信系统中占空较小,降低了对色散管理分布的要求,且 RZ编码方式对光纤的非线性和偏振模色散 (PMD)的适应能力较强,因此现在的超大容量 WDM/OTDM通信系统基本上都采用 RZ编码传输方式。WDM/OTDM混合传输系统需要解决的关键技术基本上都包括在 OTDM 和WDM通信系统的关键技术中。

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(2) 光孤子通信

光孤子是一种特殊的 ps 数量级的超短光脉冲,由于它在光纤的反常色散区,群速度色散和非线性效应相互平衡,因而经过光纤长距离传输后,波形和速度都保持不变。光孤子通信就是利用光孤子作为载体实现长距离无畸变的通信,在零误码的情况下信息传递可达万里之遥。

当然实际的光孤子通信仍然存在许多技术难题, 但目前已取得的突破性进展使人们相信,光孤子通信在超长距离、高速、大容量的全光通信中,尤其在海底光通信系统中,有着光明的发展前景。

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(3) 全光网络

未来的高速通信网将是全光网。全光网是光纤通信技术发展的最高阶段,也是理想阶段。传统的光网络实现了节点间的全光化,但在网络结点处仍采用电器件,限制了目前通信网干线总容量的进一步提高,因此真正的全光网已成为一个非常重要的课题。全光网络以光节点代替电节点,节点之间也是全光化,信息始终以光的形式进行传输与交换, 交换机对用户信息的处理不再按比特进行,而是根据其波长来决定路由。

目前,全光网络的发展仍处于初期阶段,但它已显示出了良好的发展前景。从发展趋势上看,形成一个真正的、以 WDM技术与光交换技术为主的光网络层, 建立纯粹的全光网络,消除电光瓶颈已成为未来光通信发展的必然趋势,更是未来信息网络的核心,也是通信技术发展的最高级别,更是理想级别。