光通信發明

1. 光纖通信是什麼時候發明的

光纖通信是利用石英玻璃拉製成的導光纖維作為傳輸媒介的通信方式。這里利用了光的全反射原理，將激光束限制在光纖芯中傳播，這樣就可以避開大氣的干擾，減少能量損失，從而使信息傳輸的距離更遠。光纖通信中有兩個關鍵性問題：其一，要有高質量的光纖為基礎；其二，要有功率大、效率高、單色性好、壽命長的激光器作保證。現在對這兩方面的問題，人們正在研究和改進之中。

光纖通信和有線電纜通信的過程相似，不過載波是激光(電磁波)而不是電流。它的工作原理大致是：把所傳輸的信息(如聲音)變成電信號，通過改變激光器電流的方法，對激光器發出的細小光束進行調制，受調制的激光束通過光纖維的長距離傳送，經過若干個中繼站到達收信端，再通過收信端光電子管的檢測，就把從光纖維中傳輸過來的光信號還原成電信號，受話器又把電信號轉變為原來的信息(如聲音等)。

光纖是一種細如發絲的玻璃線，能「攜帶」光線。由於激光的頻率很高(波長只有幾微米)，一根光纖雖然只有頭發絲那麼細，但它傳輸的信息量卻很大。據初步估算，一根光纖可以同時傳送150萬路電話或2萬個電視節目。如果把幾十根或幾百根光纖維製成一條光纜，其外形直徑也不過1～2厘米，而通信容量卻大得驚人。光纖維也叫「光電線」，簡稱光纖，它是1966年由美國阿穆爾研究所的湯斯發明的。

1977年是光纖通信取得重要進展的一年，美國康寧公司製造出了第一根低損耗光導纖維，它的光能損耗小，使遠距離的光通信有了實現的可能。此外，一種高效率的、能在各種環境下長期工作的半導體激光器也製造成功，它就是雙異質結砷化鎵激光器，這是光纖通信比較理想的光源，通常只要幾十毫安的微弱電流就可以激發它。

1976年，英國有兩個城市間敷設了一條光纜，這個光纖系統能同時提供1920條電話通路。1982年，英國電信電話公司進行102千米光纖無中繼傳輸的試驗，取得了成功。1983年，美國電話電報公司將光纖通信廣泛應用於公用通信網，使用光纜長度近20萬千米。與此同時，日本也大力發展了光纖通信系統，還敷設了一條貫穿日本南北的光纜干線。

我國從1977年以來，先後在上海、北京、桂林、武漢等地建立了光纖通信試驗系統，近幾年來又有了進一步的發展。

與通常的通信電纜相比，光纜輕、成本低，能節約大量的金屬資源。從加熱的玻璃棒一端，能拉出透明度極高、長達20千米的光纖來。

光纖通信具有突出的優點：一是傳輸信息的容量大，線。路損耗低；二是在同一條通道上能進行雙向傳輸，用戶能通過交互信息系統與對方對話；三是抗干擾能力強，通信質量好；四是投資少，收效快，敷設方便，保密性好。因此，光纖通信是一種比較理想的通信方式，只要不斷努力和改進，它的優點一定能得到充分的發揮，有著光明的發展前景。

光纖通信技術的應用，揭開了利用電磁波傳送信息的新紀元。可以預料，它與衛星通信一起，必將對人類社會的信息傳遞帶來無法估量的影響。

2. 光通信的歷史

每當我們提到烽火台，就會自然而然地想到長城，實際上烽火台築在長城沿線的險要處和交通要道上。一旦發現敵情，便立刻發出警報：白天點燃摻有狼糞的柴草，使濃煙直上雲霄；夜裡則燃燒加有硫磺和硝石的乾柴，使火光通明，以傳遞緊急軍情。上圖為新疆呼圖壁縣境內的烽火台，在呼圖壁縣境內共有5個烽火台，其中3個已毀，烽火台長寬均約4米，高約5米，築台年月不詳。
烽火台通信，源於奴隸制國家在政治和軍事方面對通信的需要。據歷史記載，早在三千多年前，中國就有了利用烽火台通信的方法。關於烽火通信有個叫「千金買笑」的故事。故事是這樣的，周朝有個周幽王，這是一個非常殘暴而腐敗的君主，他有個愛妃名叫褒姒，長得非常美麗，《東周列國志》中有這樣一段話來形容褒姒：「目秀眉清，唇紅齒白，發挽烏雲，指排削玉，有如花如月之容，傾國傾城之貌。」褒妃雖然很美，但是「從未開顏一笑」。為此，周幽王使出了一個賞格：「誰要能叫娘娘一笑，就賞他一千斤金子」（當時把銅叫金子）。於是有人想出了一個點起烽火戲諸侯的辦法，想換取娘娘一笑，一天傍晚，周幽王帶著愛妃褒姒登上城樓，命令四下點起烽火。臨近的諸侯看到了烽火，以為西戎（當時西方的一個部族）來犯，便領兵趕到城下救援，但見燈火輝煌，鼓樂喧天。一打聽才知是周幽王為了取樂於娘娘而乾的荒唐事兒，各諸侯敢怒不敢言，只好氣憤地收兵回營。褒姒見狀，果然淡然一笑。但事隔不久，西戎果真來犯，雖然點起了烽火，卻無援兵趕到。原來各諸侯以為周幽王又是故伎重演。結果都城被西戎攻下，周幽王也被殺死了，從此西周滅亡了。
至今仍相傳的「千金買笑」的故事就是從這兒來的。後來，又有人寫了首詩，諷刺「烽火戲諸侯」之事，詩是這樣的：
良夜頤宮奏管簧，無端烽火燭穹蒼。
可憐列國賓士苦，止博褒妃笑一場！
這個歷史故事不僅生動的描繪了當時利用烽火台通信的情況，同時也告戒後人，通信是非常重要的，不論在什麼時候也不論是什麼人，都不能拿通信當兒戲。 17世紀中葉，人們發明瞭望遠鏡，它使得人們可以看得更遠了。到1791年，法國人發明了燈信號，此後「燈語」通信在歐洲風靡一時。直到今天，信號燈、旗語、望遠鏡等目視光通信的手段仍在使用，但是這一切還是最原始的光通信，不能算作是真正的光通信。不過，這些原始的光通信由於方便、可靠至今仍在使用，所以還是有必要了解的，讓我們認識一下望遠鏡吧。
望遠鏡的作用首先是能夠放大遠方物體的張角，人眼的分辨角大約是1分（1分是1度的六十分之一），而望遠鏡能使人眼能看清角距更小的細節，其次，望遠鏡能將光線集中起來，使人眼看到本看不到的暗弱物體發出的光線。望遠鏡由物鏡和目鏡兩組鏡頭及其他配件組成。為了減小望遠鏡的像差，物鏡和目鏡通常由多個元件組成。望遠鏡所能收集的最大的光束直徑，稱為口徑。所能觀測到的范圍稱為視場，通常以角度來表示。視場大小和目鏡的結構有關，對於同樣的目鏡視場直徑與放大倍數成反比：放大率越高，視場越小。
中國目前最大的光學望遠鏡是2.16米。茫茫宇宙，繁星似沙，但今後10年，人類為天體光譜作的「戶口登記」數，將超過以往數百年。因為，人類有了新的「千里眼」———大天區面積多目標光纖光譜天文望遠鏡，該望遠鏡於2004年建成，安放在北京興隆縣燕山山脈中興隆觀測站，屆時，將大大提升中國天文學研究的國際地位，使中國恆星和星系的光譜觀測達到國際領先水平。
大天區面積多目標光纖光譜天文望遠鏡（LAMOST）是國際上視場和口徑最大的天文望遠鏡，長50米、高30米，視場為5度，口徑達4米，一次觀測可達20平方度（整個宇宙空間約有4萬平方度）。通過大天區面積多目標光纖光譜天文望遠鏡，在21世紀前10年，人類就可測出天體光譜100萬個。
目前世界上最大的望遠鏡是位於夏威夷的凱克望遠鏡，直徑10米，由36面1.8米的六角型鏡面拼合而成，耗資一億三千萬美元，主要是由美國的一個企業家凱克捐助修建的，第一面凱克望遠鏡建造成功後，凱克基金會又投資修建了凱克二號望遠鏡，兩座望遠鏡挨在一起，威力無比；另外的大型望遠鏡有美國國立天文台位於南北兩半球的兩個八米望遠鏡，一座位於夏威夷，一座位於智利，合稱雙子座望遠鏡；日本人在夏威夷建造了一座八米的稱為昴星團望遠鏡；下世紀歐洲南方天文台將建成四座八米望遠鏡，組合口徑相當於15米！
目前世界上最大的射電望遠鏡是波多黎各的阿雷西沃無線探測儀，它是我們安放在宇宙間的最大的無線電耳朵。該望遠鏡上的巨大的反向鏡的直徑為305米。阿雷西沃探測儀被用來搜尋空中的由外星智能生命發射來的信號，如果你看過電影《黃金眼》（英美合拍，1995）及《接觸》（美國，1997），就一定不會對它陌生。 雖然人類社會的文明程度和科學技術得到了很大的提高，但是簡單的利用光傳遞信息的方式仍然在廣泛使用，例如紅黃綠交通信號燈，旗語，電燈發明之後，又有了利用百葉窗和燈光的燈語。讓我們認識一下旗語。
旗語產生於西方的大航海時代，艦船之間通過旗語來進行聯絡；直到現在，各種信號旗仍然在船舶上懸掛。在F1的賽車場也使用到了旗語，可以說它也是一種目視光通信的手段。如果你能向F-1賽手像是塞納、舒馬赫、威倫紐夫等高手侃侃有關F1旗語的話題，一定能讓他們刮目相看。
了解F1的旗語吧：
白色旗表示跑道上有緩慢移動的車輛
紅色旗表示比賽已停止
黑色旗表示指定的賽車下次通過修理站時要停車
黃底紅道旗意思是告訴車手跑道較滑
黑白對角旗表示是非運動員行為
黃旗表示有危險
黑白格相間的旗子意思是比賽結束
藍旗表示有車手正要超車
黑底黃色圓心旗表示賽車有故障
綠色旗表示全程暢通
不論是烽火台、望遠鏡，還是交通紅綠燈、旗語，它們都是光通信的不同形式，但是它們有一個共同點，就是利用大氣來傳播可見光，由人眼來接收。也正因為如此，我們才會對它們如此地熟悉，可是這些卻不是真正的意義上的光通信，更不是強大的光通信，真正強大的光通信應該是光纖通信。在這里，應該明確，光通信指的是一切運用光作為載體而傳送信息的所有通信方式的總稱，而不管傳輸所使用的媒質是什麼；而光纖通信則是單純地依靠光纖作為媒質來傳送信息的通信方式。
盡管人類很早就認識到用光可以傳遞信息，比如3000多年前中國就有了用光傳遞遠距離信息的設施——烽火台；但是，其後的很多年中，光通信幾乎沒有什麼發展；後來又有了用燈光閃爍、旗語等傳遞信息的方法；但是這些都是用可見光進行的視覺通信，是非常原始的光通信方式，不能稱得上是完全意義上的光通信。
近100年中，人們仍然沒有對光通信失去興致，就連大發明家貝爾（BELL）也嘗試著用光來打電話，這被認為是近代光通信的開始。20世紀60年代後，隨著人們對通信的要求變得越來越強烈，光通信獲得了突飛猛進的發展。我們今天所說的光通信已不再是用可見光進行的視覺通信，而是採用光波作為載波來傳遞信息的通信方式了。現代人類已經進入了信息社會，光通信的魅力也逐步地展現在人們的面前。 光通信的出現比無線電通信還早。波波夫發送與接收第一封無線電報是在1896年，以發明電話而著名的貝爾，在1876年發明了電話之後，就想到利用光來通電話的問題。1880年，他利用太陽光作光源，大氣為傳輸媒質，用硒晶體作為光接收器件，成功地進行了光電話的實驗，通話距離最遠達到了213米。1881年，貝爾宣讀了題為《關於利用光線進行聲音的產生與復制》的論文，報導了他的光電話裝置。在貝爾本人看來：在他的所有發明中，光電話是最偉大的發明。
貝爾用弧光燈或者太陽光作為光源，光束通過透鏡聚焦在話筒的震動片上。當人對著話筒講話時，震動片隨著話音震動而使反射光的強弱隨著話音的強弱作相應的變化，從而使話音信息「承載」在光波上（這個過程叫調制）。在接收端，裝有一個拋物面接收鏡，它把經過大氣傳送過來的載有話音信息的光波反射到硅光電池上，硅光電池將光能轉換成電流（這個過程叫解調）。電流送到聽筒，就可以聽到從發送端送過來的聲音了。
利用光在大氣中傳送信息方便簡單，所以人們開始研究的光通信都是這種方式。但是光在大氣中的傳送要受到氣象條件的很大限制，比如在遇到下雨、下雪、陰天、下霧等情況，就會看不遠和看不清，這叫做大氣的能見度降低，使信號傳輸受到很大阻礙。此外，太陽光、燈光等普通的可見光源，都不適合作為通信的光源，因為從通信技術上看，這些光都是帶有「雜訊」的光。也就是說，這些光的頻率不穩定、不單一，光的性質也很復雜；一句話，就是光不純。因此，真要用光來通信，必須要解決兩個最根本的問題：一是必須有穩定的、低損耗的傳輸媒質（可不能再用空氣了喲！）；另一個問題是必須要找到高強度的、可靠的光源。在此後的幾十年中，由於這兩項關鍵技術沒有得到解決，光通信就一直裹足不前。也正因此，貝爾的光話始終沒有走上實用化的階段。所以我們今天也沒有用上貝爾的光電話，而只是用了他發明的電話；但不管怎樣，貝爾真的是一位偉大的發明家，我們應該記住他的名字。 1870年，英國物理學家廷德爾在實驗中觀察到，把光照射到盛水的容器內，從出水口向外倒水時，光線也沿著水流傳播，出現彎曲現象，這好象不符合光只能直線傳播的定律。實際上，這時光仍是沿直線傳播，只不過在水流中出現了光反射現象，因而光是以折線方式前進的。光也可以「走彎路」。
廷德爾觀察到的現象，直至1955年才得到實際應用。當時在英國倫敦英國學院工作的卡帕尼博士，發明了用極細的玻璃製做的光導纖維。每根細如絲的光導纖維是用兩種對光的折射率不同的玻璃製成，一種玻璃形成中央中心束線，另一種包在中心束線外面形成包層。由於兩種玻璃在光學性質上的差別，光線經一定角度從光導纖維的一端射入後，不會從纖維壁逸出，而是沿兩層玻璃的界面連續反射前進，從另一端射出。最初，這種光導纖維只是應用在醫學上，用光纖束組成內窺鏡，可以觀察人體腸胃內的疾病，協助醫生及時作出確切的判斷。
其實，現代的光纖通信也就是運用光反射原理，把光的全反射限制在光纖內部，用光信號取代傳統通信方式中的電信號，從而實現信息的傳遞的。

3. 光纖通信是那一個國家發明第一的

高坤最早證明了光纖通信的可行性，所以拿了諾貝爾，不過真正通信用的光纖並不是他專發明的，而是美屬國的cornning公司

現在主幹網光纖的速率一般在40Gbps，同軸電纜雖然最高也能達到這個速率，但損耗、成本等方面要遠遠高於光纖希望對你有幫助

4. 光纖的發展史

1880-AlexandraGrahamBell發明光束通話傳輸光纖。
1960-電射及光纖之發明。
1960-玻璃纖維的傳輸損耗大於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，英籍、華裔學者高錕博士（K.C.Kao）在PIEE 雜志上發表論文《光頻率的介質纖維表面波導》，從理論上分析證明了用光纖作為傳輸媒體以實現光通信的可能性，並預言了製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、凱克用改進型化學相沉積法（MCVD 法）成功研製成傳輸損耗只有20dB/km的低損耗石英光纖。
1970-美國貝爾實驗室研製出世界上第一隻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科學研究院開始研究光纖通信。
1974-美國貝爾研究所發明了低損耗光纖製作法――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驗室地下管道開通了世界上第一條光纖通信系統的試驗線路。採用一條擁有144個光纖的光纜以44.736Mbps的速率傳輸信號，中繼距離為10 km。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。
1976-傳輸損耗降低至0.5dB/km。
1977-貝爾研究所和日本電報電話公司幾乎同時研製成功壽命達100萬小時（實用中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-首次實際安裝電話光纖網路。
1978-FORT在法國首次安裝其生產之光纖電。
1979-趙梓森拉制出我國自主研發的第一根實用光纖，被譽為「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），並著手單模光纖通信系統的現場試驗工作。
1982-我國郵電部重點科研工程「.八二工程」在武漢開通。
1990-單模光纖通信系統進入商用化階段（565Mb/s），並著手進行零色散移位光纖和波分復用及相干通信的現場試驗，而且陸續制定數字同步體系（SDH）的技術標准。
1990-傳輸損耗降低至0.14dB/km，已經接近石英光纖的理論衰耗極限值0.1dB/km。
1990-區域網路及其他短距離傳輸應用之光纖。
1992-貝爾實驗室與日本合作夥伴成功地試驗了可以無錯誤傳輸9000公里的光放大器，其最初速率為5Gbps，隨後增加到10Gbps。
1993-SDH產品開始商用化（622Mb/s 以下）。
1995-2.5Gb/s 的SDH產品進入商用化階段。
1996-10Gb/s 的SDH產品進入商用化階段。
1997-採用波分復用技術（WDM）的20Gb/s 和40Gb/s 的SDH產品試驗取得重大突破。
1999-中國生產的8×2.5Gb/sWDM系統首次在青島至大連開通，沈陽至大連的32×2.5Gb/sWDM光纖通信系統開通。
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通。
2005 FTTH(Fiber To The Home)光纖直接到家庭。
2012年，中國的光纖產能已達到1億2千萬芯公里，預計到2013年將達到1億8千萬芯公里。

5. 光纖是誰發明的

1960年，美國人梅曼發明了紅寶石激光器，使人類獲得了性質與電磁波相同、且頻率和相位都穩定的光——激光，但當時這種激光器還不能在室溫條件下連續工作。

由於激光頻帶寬、純度高、不易擴散，具有很好的方向性，因而很快便在通信領域找到了用武之地。

在光纖的傳輸介質方面，人們發現了透明度很高的石英玻璃絲可以傳播光。這種玻璃絲叫作光學纖維，簡稱光纖。光纖一般由兩層組成，裡面一層稱為內芯，直徑一般為幾十微米或幾微米；外面一層稱為包層。為了使光纖在施工的過程中不易被拉斷，通常把千百根光纖組合在一起進行增強處理，製成像電纜一樣的光纜，這樣既提高了光纖的強度，又使光纖系統的通信容量大大增加。光纖的突出優點，是它可以在同一條通路上進行雙向傳輸，利用這一特性，用戶可以通過交互信息系統與對方對話，這就是我們所說的光纖通信。

光纖通信是運用光反射原理，把光的全反射限制在光纖內部，用光的信號取代傳統通信方式中的電信號。但初期的光纖，光在其中傳輸時損耗很大。因此，要想用它來通信是不可能的。

1966年7月，英國標准電信研究所的英籍華人高錕博士和霍克哈姆就光纖傳輸的前景發表了具有重大歷史意義的論文，論文分析了玻璃纖維損耗大的主要原因，大膽地預言，只要能設法降低玻璃纖維中的雜質，就有可能使光纖損耗從每千米1000分貝降低到每千米20分貝，從而有可能用於通信。這篇論文鼓舞了許多科學家為實現低損耗的光纖而努力。

1970年，美國康寧玻璃公司的卡普隆博士等三人，經過多次的試驗，終於研製出傳輸損耗僅為每千米20分貝的光纖。這樣低損耗的光纖，在當時是驚人的成就，使光纖通信有了實現的可能。

1970年，美國的貝爾研究所研製出能在室溫下連續工作的半導體激光器，這種激光器只有米粒大小。盡管最初的激光器的壽命很短，但這種激光器已被認為是可以作為光纖通信的光源。由於光纖和激光器的重大突破，使光纖通信有了實現的可能，因此，1970年被認為是值得紀念的光纖傳輸元年。

1970年，突破了光纖和激光器兩項技術難題，光纖通信從理想變成可能，各國電信科技人員，競相進行研究和試驗。光纖通信開始進入實用階段，而且此後的發展極為迅速，其應用系統也已經多次更新換代。20世紀70年代的光纖通信系統主要應用光纖的短波波段進行傳輸；80年代以後逐漸改用長波波段；到90年代初，光纖的通信容量擴大了50倍。到了90年代後期，傳輸波波長更長，並且開始使用光纖放大器等新技術以增強信號、擴大傳輸容量。這時，光纖廣泛地應用於市內電話以及長途通信干線中，成為通信線路的骨幹。甚至美、日、英、法等8國已宣布，今後鋪設長途通信干線不再使用電纜而改用光纜。

6. 光纖最開始是誰發明的

高錕,美籍華人，被譽為世界「光纖之父」。四十多年前，他發明了光纖，徹底改變了人類通訊的模式，為今天通信、網路的迅猛發展奠定基礎。

7. 光導纖維是如何發明的

光通信是一門既古老又年輕的科學技術。說它古老，是因為早在古代就有利用光傳遞信息的記錄。我國的周朝，就曾經用「烽燧」來傳遞敵人入侵的信息，距今已三千餘年。航行中利用旗語和燈光傳遞信息，也有幾百年了。1880年發明電話的貝爾就曾經進行過光通信的實驗。

可見，用光傳遞信息遠比用電傳遞信息的歷史來得悠久，當然所有這些都只是在空氣中傳遞光的信息。說它年輕，是因為光通信真正成為現實，還是近三十多年的事情，只是在激光器出現之後，電纜通信和無線電通信已顯示出許多不足，採用光學方法代替電學方法傳遞信息才成為當務之急。於是，以光導纖維（簡稱光纖）為核心的光纖通信技術就應運而生。

作為一門高新科技，光纖通信可以說是物理學、化學、電子學、材料科學等學科的綜合產物，在當代高新科技中具有特殊的地位。我國國家科學發展規劃，把光纖通信和計算機、生物工程等項目並列為技術革命的重點，就可見其重要性。

光纖通信是現代信息傳輸的重要方法之一。它的特點是：容量大，保密特性好，抗干擾性能強，中繼距離大，節省銅材等。

光纖一般是由同心圓柱形的雙層透明介質，主要是石英玻璃之類的介質組成，石英玻璃實際上就是二氧化硅（SiO2）。介質的內層叫纖芯，外層叫包層，纖芯的折射率高於包層，光纖拉成細絲，其直徑約為數微米，包層直徑為125微米。多根光纖組成光纜，結構與電纜差不多，其製造方法和環境要求也與電纜類似。

值得特別向讀者介紹的是，英籍華裔科學家高錕（Charles Kao）的開創性工作對這項重大課題的解決具有決定性的意義。

1966年，高錕和他的合作者霍克漢（G.A.Hockham）在進行一系列理論和實驗研究之後，發表了一篇著名論文，提出用光纖進行長距離通信的建議。他們預言光波導材料的衰減率有可能從當時的每千米1 000分貝（即1 000 dB／km）降低到每千米20分貝（即20 dB／km），他們證明單模光纖每秒有可能傳送10億位數字信號，並論證了單模光纖的要求和特性。這兩位科學家以敏銳的洞察力，勾畫出了尚未出現的技術藍圖。他們認為最艱難的任務是研製損耗低於20 dB／km的光纖材料。這一指標在1966年實在難以實現，但是在高錕的激勵下，僅僅過了4年，就有人宣布達到了這個指標。從此，光纖通信技術蓬勃發展，而高錕和霍克漢的這篇著名論文就成了光纖通信領域的里程碑。

高錕1933年生於上海，1957年獲倫敦大學物理學士學位，1965年獲博士學位，1957～1960年任英國標准電話和電纜公司工程師，1960～1970年轉到英國標准電信實驗室（STL）任職。就在這里，他和霍克漢在微波技術專家卡博瓦克（T.Karbowiak）的領導下，對微波波導開展研究，並在卡博瓦克引導下，轉向光波波導的研究。

應該說明，纖維光學並非他們首創。大家知道，光從光密媒質（折射率大）射向光疏媒質（折射率小）時，如果入射角大於臨界角，就會發生全反射。光導纖維就是根據這個原理。早在1910年，著名物理學家德拜（P.Debye）和他的合作者洪德羅斯（Hondros）就對介質波導做了詳盡的理論分析。到了50年代，用玻璃做成可彎曲的光束管道，可以使醫生能夠看到人體內部，這就是所謂的內窺鏡，直到現在還有廣泛應用。然而，內窺鏡採用的光纖是玻璃製品，其衰減率大於1000dB／km，只適用於長度不超過1～2米的儀器傳光傳像，根本不能用於長距離通信。即使在1960年發明了激光器之後，用激光器作光源，由於光纖的衰減率如此之大，也無法利用光纖進行長距離通信。

激光器的發明使人們對歷史悠久的光學刮目相看。完全有理由相信，以激光為主體的光通信時代即將到來，這一認識促使人們加強對光通信的研究。當時微波已經是遠距離通信，包括電視和電話的重要媒介。而微波既可經空氣傳送，也可經波導傳輸。人們很自然地想到激光也應該能夠像微波那樣，經空氣直接傳送或經空腔光學波導傳輸。人們普遍認為，只要把微波技術擴展到光傳輸，就可實現遠距離光通信。例如，美國貝爾電話公司的貝爾實驗室就在致力於這方面的研究，當時高容量電話系統是靠微波在一系列塔架之間從空氣中傳送，就像多年來一直在用的微波電視傳送一樣，貝爾實驗室的科學家用激光器做了一個模擬器，建在新澤西州的赫爾姆戴爾（Helmdel）的主實驗室和附近的克羅福德山實驗室的屋頂之間，經過多次試驗，沒有取得預期效果。他們很快發現，空氣並不像看起來那樣純凈，雨、雪或濃霧都能使信號強度大大衰減，例如：經過2.6km的路程信號竟衰減了60dB以上。顯然，從空中直接傳送光信號很難滿足高容量通信的需要。

貝爾實驗室同時還在進行另一套試驗方案。從1950年開始，微波工程師米勒（S.E.Miller）就帶領一個小組在克羅福德山研製一種空腔波導，專門用於60GHz的微波（頻率為60GHz的微波，其波長約為5毫米，所以也叫毫米波），這種微波在空氣中衰減很快，因此採用波導管進行傳輸。他們的毫米波導管內徑是5cm，傳輸的是單模，以毫米波為載體，把語言數字化，並通過毫米波導管傳輸，其能力為160Mbit／s（兆比特／秒）。米勒小組相信，把空腔波導概念推廣到光波領域，有可能形成下一代新的通信技術。許多有名望的通信工程師也都是這樣想的。

然而，問題並不像人們想像的那樣簡單。大家知道，光波波長約為1微米，比毫米波波長小千倍，如果光波波導按比例縮小，就必須把空腔波導管的直徑做成10微米以下，而這個要求是難以實現的。如果波導管的直徑過大，傳送的光波只能是多模的，這樣就很不利於光的傳播。但米勒小組並不把這當成障礙，理論上講，他們只需要在波導管中增加許多透鏡，周期性地讓激光束沿著波導管重新聚焦，就可以克服這一困難。為了消除固體透鏡表面不可避免的反射，貝爾實驗室試驗成功了氣體透鏡，用波導管中心冷空氣和管壁熱空氣折射率的不同進行聚焦，雖然仍有一些工程問題，但是基本概念已經很清楚了。於是，美國的貝爾實驗室就准備在條件成熟後推出以空腔波導為傳輸手段的光通信技術。這時已是60年代中期了。

英國的標准電信實驗室（STL）的里弗斯（A.H.Reeves）對通信技術的發展途徑有獨特的見解。他由於在1937年發明了脈碼調制而聞名於世。里弗斯在激光出現時已經是58歲的人了。他富有遠見和創造性，在梅曼發明第一台激光器之前就對光通信發生了興趣，並向正在領導STL微波波導研究的工程師卡博瓦克提出光學研究任務。上面我們提到的高錕和霍克漢就在卡博瓦克的小組中工作。開始他們也是跟美國同行那樣，把透鏡放在空腔光波導管中進行實驗，他們用柔性塑料製成固體介質波導管。這種固體介質波導管在微波系統中可以使用。如果它們的直徑按波長的比例縮小，應該也能在光波長范圍內工作。然而，用比頭發絲還要細的塑料棒傳送光波實際上會遇到許多難以解決的問題。

1963年卡博瓦克安排高錕和霍克漢研究介質光波導，當時30歲的高錕正在寫關於波導研究的博士論文，霍克漢剛大學畢業兩年，卡博瓦克認為光導纖維是有前途的，但是他擔心材料損耗，所以他鼓勵高錕和霍克漢研究他自己設計的一種新穎的平面波導，在這種平面波導中光大體上是沿著外側傳播。高錕和霍克漢測試了卡博瓦克的波導，發現它對彎曲非常敏感，而這正是毫米波導管和空腔光波導管都無法避免的問題。

1964年末，新南威爾士大學授予卡博瓦克電氣工程的教授職位，這是晉升的大好機會，於是卡博瓦克離開了英國的標准電信實驗室，把光學研究課題交給高錕。高錕和霍克漢並沒有拘泥於原有的方案，而是把注意力轉向光導纖維。他們知道，玻璃纖維細小而且宜於彎曲，比起貝爾實驗室的空腔光導管來有很多優越的地方。

高錕和霍克漢吸取了斯尼徹（E.Snitzer）的意見，認識到如果包層的折射率比纖芯正好小1%，就可以在較大的光纖中進行單模傳輸，包層不僅增加了纖維的直徑，而且改變了波導的特性，使單模有可能在直徑10倍於波長的纖芯中傳送。

高錕集中精力於難以解決的光學損耗問題，他向光學專家請教，發現雜質導致絕大部分吸收，如果使玻璃變純將大大減少損耗，剩下的就是約1dB／km的散射損耗，這個數字是繆勒（C.Maurer）在一篇文章中導出的，繆勒後來領導康寧（Corning）玻璃公司做出了首批低耗纖維。霍克漢則致力於研究光纖所需的均勻性。大多數波導系統對直徑的微小變化極為敏感，而這變化在真正製造過程中幾乎不可避免，但是霍克漢證明機械公差10%足以給出大約1GHz的帶寬。

1965年11月他們向在倫敦的電氣工程師協會（IEE）遞交了共同署名的論文，略加修改後，發表在1966年7月的IEE會刊上。論文題名為《用於光頻的介質纖維表面波導》。他們在結論中明確地提出了用光導纖維的方案。在高錕兩人的論文激勵下，美國康寧公司在1970年率先研製出了衰減率低於20dB／km的石英光導纖維，恰好這一年適合於光纖通信之用的光源——雙異質結半導體激光器問世。這兩項技術的突破立即掀起了研製和使用光纖通信的高潮。此後，光纖的衰減率不斷降低，1974年為2dB／km，1979年最低達到了0.2dB／km，而半導體激光器的壽命則大大增加，剛開始只有幾小時，1975年為10萬小時，1979年則達100萬小時。1977年貝爾實驗室首先完成了光纖通信的現場試驗，全面制備了光纖通信的配套器件，完善了生產工藝，從此光纖通信進入了實用階段。

80年代初，世界各地開通的光纖通信線路已達上千條，除用作電話通信外，也用於數據傳輸、閉路電視、工業控制、監測以及軍事目的。1988年第一條跨越大西洋海底，連接美國東海岸同歐洲大陸的光纖開通。1989年4月，從美國西海岸經夏威夷及關島，聯結日本及菲律賓的跨太平洋海底光纜開通了服務，後來又有第二條跨大西洋海底光纜投入使用。在陸地上的推廣應用更是日新月異。許多國家相繼宣布，干線大容量通信線路以後不再新建同軸電纜，完全鋪設光纜。我國干線系統中比較著名的有南沿海工程，滬寧漢干線，蕪湖至九江，京漢廣干線等。短距離系統更是不計其數。在武漢、上海、西安、北京、天津等地建立了幾家規模較大，水平較高的光纖、光纜製造廠，另外還有一批與之配套的光電子器件工廠及研究所，為光纖通信在我國廣泛推廣應用打下了基礎。

時至今日，無線電外差通信正向光外差通信發展，通信設備技術正由微電子集成向光電子集成發展，單頻、單波長、單通道正向多波長、多通道、微波負載、波密集光通信發展，電纜通信正在被光纜通信取代。

8. 光纖技術是由哪國家先發明的

美國
高錕,美籍華人，被譽為世界「光纖之父」。四十多年前，他發明了光纖，徹底改回變了人類通訊的模式，答為今天通信、網路的迅猛發展奠定基礎。
高錕最早證明了光纖通信的可行性，不過真正通信用的光纖並不是他發明的，而是美國的cornning公司

9. 光通信的原理是什麼

光通信的原理是光反射原理。現代的光纖通信就是運用光反射原理，把光的全反射限制在光纖內部，用光信號取代傳統通信方式中的電信號，從而實現信息的傳遞的。直到今天，信號燈、旗語、望遠鏡等目視光通信的手段仍在使用，但是這一切還是最原始的光通信，不能算作是真正的光通信。

(9)光通信發明擴展閱讀：

我國十分重視光通信器件的研發，通過國家高新技術發展計劃安排專題，組織技術攻關，跟蹤國際先進技術等措施的實施，極大地推動了光通信器件的研究開發和產業化工作。隨著光器件產業逐漸向中國轉移，光通信行業基礎設施建設進一步加快，中國已成為全球光電元器件的重要生產銷售基地。