光通信发明

1. 光纤通信是什么时候发明的

光纤通信是利用石英玻璃拉制成的导光纤维作为传输媒介的通信方式。这里利用了光的全反射原理，将激光束限制在光纤芯中传播，这样就可以避开大气的干扰，减少能量损失，从而使信息传输的距离更远。光纤通信中有两个关键性问题：其一，要有高质量的光纤为基础；其二，要有功率大、效率高、单色性好、寿命长的激光器作保证。现在对这两方面的问题，人们正在研究和改进之中。

光纤通信和有线电缆通信的过程相似，不过载波是激光(电磁波)而不是电流。它的工作原理大致是：把所传输的信息(如声音)变成电信号，通过改变激光器电流的方法，对激光器发出的细小光束进行调制，受调制的激光束通过光纤维的长距离传送，经过若干个中继站到达收信端，再通过收信端光电子管的检测，就把从光纤维中传输过来的光信号还原成电信号，受话器又把电信号转变为原来的信息(如声音等)。

光纤是一种细如发丝的玻璃线，能“携带”光线。由于激光的频率很高(波长只有几微米)，一根光纤虽然只有头发丝那么细，但它传输的信息量却很大。据初步估算，一根光纤可以同时传送150万路电话或2万个电视节目。如果把几十根或几百根光纤维制成一条光缆，其外形直径也不过1～2厘米，而通信容量却大得惊人。光纤维也叫“光电线”，简称光纤，它是1966年由美国阿穆尔研究所的汤斯发明的。

1977年是光纤通信取得重要进展的一年，美国康宁公司制造出了第一根低损耗光导纤维，它的光能损耗小，使远距离的光通信有了实现的可能。此外，一种高效率的、能在各种环境下长期工作的半导体激光器也制造成功，它就是双异质结砷化镓激光器，这是光纤通信比较理想的光源，通常只要几十毫安的微弱电流就可以激发它。

1976年，英国有两个城市间敷设了一条光缆，这个光纤系统能同时提供1920条电话通路。1982年，英国电信电话公司进行102千米光纤无中继传输的试验，取得了成功。1983年，美国电话电报公司将光纤通信广泛应用于公用通信网，使用光缆长度近20万千米。与此同时，日本也大力发展了光纤通信系统，还敷设了一条贯穿日本南北的光缆干线。

我国从1977年以来，先后在上海、北京、桂林、武汉等地建立了光纤通信试验系统，近几年来又有了进一步的发展。

与通常的通信电缆相比，光缆轻、成本低，能节约大量的金属资源。从加热的玻璃棒一端，能拉出透明度极高、长达20千米的光纤来。

光纤通信具有突出的优点：一是传输信息的容量大，线。路损耗低；二是在同一条通道上能进行双向传输，用户能通过交互信息系统与对方对话；三是抗干扰能力强，通信质量好；四是投资少，收效快，敷设方便，保密性好。因此，光纤通信是一种比较理想的通信方式，只要不断努力和改进，它的优点一定能得到充分的发挥，有着光明的发展前景。

光纤通信技术的应用，揭开了利用电磁波传送信息的新纪元。可以预料，它与卫星通信一起，必将对人类社会的信息传递带来无法估量的影响。

2. 光通信的历史

每当我们提到烽火台，就会自然而然地想到长城，实际上烽火台筑在长城沿线的险要处和交通要道上。一旦发现敌情，便立刻发出警报：白天点燃掺有狼粪的柴草，使浓烟直上云霄；夜里则燃烧加有硫磺和硝石的干柴，使火光通明，以传递紧急军情。上图为新疆呼图壁县境内的烽火台，在呼图壁县境内共有5个烽火台，其中3个已毁，烽火台长宽均约4米，高约5米，筑台年月不详。
烽火台通信，源于奴隶制国家在政治和军事方面对通信的需要。据历史记载，早在三千多年前，中国就有了利用烽火台通信的方法。关于烽火通信有个叫“千金买笑”的故事。故事是这样的，周朝有个周幽王，这是一个非常残暴而腐败的君主，他有个爱妃名叫褒姒，长得非常美丽，《东周列国志》中有这样一段话来形容褒姒：“目秀眉清，唇红齿白，发挽乌云，指排削玉，有如花如月之容，倾国倾城之貌。”褒妃虽然很美，但是“从未开颜一笑”。为此，周幽王使出了一个赏格：“谁要能叫娘娘一笑，就赏他一千斤金子”（当时把铜叫金子）。于是有人想出了一个点起烽火戏诸侯的办法，想换取娘娘一笑，一天傍晚，周幽王带着爱妃褒姒登上城楼，命令四下点起烽火。临近的诸侯看到了烽火，以为西戎（当时西方的一个部族）来犯，便领兵赶到城下救援，但见灯火辉煌，鼓乐喧天。一打听才知是周幽王为了取乐于娘娘而干的荒唐事儿，各诸侯敢怒不敢言，只好气愤地收兵回营。褒姒见状，果然淡然一笑。但事隔不久，西戎果真来犯，虽然点起了烽火，却无援兵赶到。原来各诸侯以为周幽王又是故伎重演。结果都城被西戎攻下，周幽王也被杀死了，从此西周灭亡了。
至今仍相传的“千金买笑”的故事就是从这儿来的。后来，又有人写了首诗，讽刺“烽火戏诸侯”之事，诗是这样的：
良夜颐宫奏管簧，无端烽火烛穹苍。
可怜列国奔驰苦，止博褒妃笑一场！
这个历史故事不仅生动的描绘了当时利用烽火台通信的情况，同时也告戒后人，通信是非常重要的，不论在什么时候也不论是什么人，都不能拿通信当儿戏。 17世纪中叶，人们发明了望远镜，它使得人们可以看得更远了。到1791年，法国人发明了灯信号，此后“灯语”通信在欧洲风靡一时。直到今天，信号灯、旗语、望远镜等目视光通信的手段仍在使用，但是这一切还是最原始的光通信，不能算作是真正的光通信。不过，这些原始的光通信由于方便、可靠至今仍在使用，所以还是有必要了解的，让我们认识一下望远镜吧。
望远镜的作用首先是能够放大远方物体的张角，人眼的分辨角大约是1分（1分是1度的六十分之一），而望远镜能使人眼能看清角距更小的细节，其次，望远镜能将光线集中起来，使人眼看到本看不到的暗弱物体发出的光线。望远镜由物镜和目镜两组镜头及其他配件组成。为了减小望远镜的像差，物镜和目镜通常由多个元件组成。望远镜所能收集的最大的光束直径，称为口径。所能观测到的范围称为视场，通常以角度来表示。视场大小和目镜的结构有关，对于同样的目镜视场直径与放大倍数成反比：放大率越高，视场越小。
中国目前最大的光学望远镜是2.16米。茫茫宇宙，繁星似沙，但今后10年，人类为天体光谱作的“户口登记”数，将超过以往数百年。因为，人类有了新的“千里眼”———大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜，该望远镜于2004年建成，安放在北京兴隆县燕山山脉中兴隆观测站，届时，将大大提升中国天文学研究的国际地位，使中国恒星和星系的光谱观测达到国际领先水平。
大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜（LAMOST）是国际上视场和口径最大的天文望远镜，长50米、高30米，视场为5度，口径达4米，一次观测可达20平方度（整个宇宙空间约有4万平方度）。通过大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜，在21世纪前10年，人类就可测出天体光谱100万个。
目前世界上最大的望远镜是位于夏威夷的凯克望远镜，直径10米，由36面1.8米的六角型镜面拼合而成，耗资一亿三千万美元，主要是由美国的一个企业家凯克捐助修建的，第一面凯克望远镜建造成功后，凯克基金会又投资修建了凯克二号望远镜，两座望远镜挨在一起，威力无比；另外的大型望远镜有美国国立天文台位于南北两半球的两个八米望远镜，一座位于夏威夷，一座位于智利，合称双子座望远镜；日本人在夏威夷建造了一座八米的称为昴星团望远镜；下世纪欧洲南方天文台将建成四座八米望远镜，组合口径相当于15米！
目前世界上最大的射电望远镜是波多黎各的阿雷西沃无线探测仪，它是我们安放在宇宙间的最大的无线电耳朵。该望远镜上的巨大的反向镜的直径为305米。阿雷西沃探测仪被用来搜寻空中的由外星智能生命发射来的信号，如果你看过电影《黄金眼》（英美合拍，1995）及《接触》（美国，1997），就一定不会对它陌生。 虽然人类社会的文明程度和科学技术得到了很大的提高，但是简单的利用光传递信息的方式仍然在广泛使用，例如红黄绿交通信号灯，旗语，电灯发明之后，又有了利用百叶窗和灯光的灯语。让我们认识一下旗语。
旗语产生于西方的大航海时代，舰船之间通过旗语来进行联络；直到现在，各种信号旗仍然在船舶上悬挂。在F1的赛车场也使用到了旗语，可以说它也是一种目视光通信的手段。如果你能向F-1赛手像是塞纳、舒马赫、威伦纽夫等高手侃侃有关F1旗语的话题，一定能让他们刮目相看。
了解F1的旗语吧：
白色旗表示跑道上有缓慢移动的车辆
红色旗表示比赛已停止
黑色旗表示指定的赛车下次通过修理站时要停车
黄底红道旗意思是告诉车手跑道较滑
黑白对角旗表示是非运动员行为
黄旗表示有危险
黑白格相间的旗子意思是比赛结束
蓝旗表示有车手正要超车
黑底黄色圆心旗表示赛车有故障
绿色旗表示全程畅通
不论是烽火台、望远镜，还是交通红绿灯、旗语，它们都是光通信的不同形式，但是它们有一个共同点，就是利用大气来传播可见光，由人眼来接收。也正因为如此，我们才会对它们如此地熟悉，可是这些却不是真正的意义上的光通信，更不是强大的光通信，真正强大的光通信应该是光纤通信。在这里，应该明确，光通信指的是一切运用光作为载体而传送信息的所有通信方式的总称，而不管传输所使用的媒质是什么；而光纤通信则是单纯地依靠光纤作为媒质来传送信息的通信方式。
尽管人类很早就认识到用光可以传递信息，比如3000多年前中国就有了用光传递远距离信息的设施——烽火台；但是，其后的很多年中，光通信几乎没有什么发展；后来又有了用灯光闪烁、旗语等传递信息的方法；但是这些都是用可见光进行的视觉通信，是非常原始的光通信方式，不能称得上是完全意义上的光通信。
近100年中，人们仍然没有对光通信失去兴致，就连大发明家贝尔（BELL）也尝试着用光来打电话，这被认为是近代光通信的开始。20世纪60年代后，随着人们对通信的要求变得越来越强烈，光通信获得了突飞猛进的发展。我们今天所说的光通信已不再是用可见光进行的视觉通信，而是采用光波作为载波来传递信息的通信方式了。现代人类已经进入了信息社会，光通信的魅力也逐步地展现在人们的面前。 光通信的出现比无线电通信还早。波波夫发送与接收第一封无线电报是在1896年，以发明电话而著名的贝尔，在1876年发明了电话之后，就想到利用光来通电话的问题。1880年，他利用太阳光作光源，大气为传输媒质，用硒晶体作为光接收器件，成功地进行了光电话的实验，通话距离最远达到了213米。1881年，贝尔宣读了题为《关于利用光线进行声音的产生与复制》的论文，报导了他的光电话装置。在贝尔本人看来：在他的所有发明中，光电话是最伟大的发明。
贝尔用弧光灯或者太阳光作为光源，光束通过透镜聚焦在话筒的震动片上。当人对着话筒讲话时，震动片随着话音震动而使反射光的强弱随着话音的强弱作相应的变化，从而使话音信息“承载”在光波上（这个过程叫调制）。在接收端，装有一个抛物面接收镜，它把经过大气传送过来的载有话音信息的光波反射到硅光电池上，硅光电池将光能转换成电流（这个过程叫解调）。电流送到听筒，就可以听到从发送端送过来的声音了。
利用光在大气中传送信息方便简单，所以人们开始研究的光通信都是这种方式。但是光在大气中的传送要受到气象条件的很大限制，比如在遇到下雨、下雪、阴天、下雾等情况，就会看不远和看不清，这叫做大气的能见度降低，使信号传输受到很大阻碍。此外，太阳光、灯光等普通的可见光源，都不适合作为通信的光源，因为从通信技术上看，这些光都是带有“噪声”的光。也就是说，这些光的频率不稳定、不单一，光的性质也很复杂；一句话，就是光不纯。因此，真要用光来通信，必须要解决两个最根本的问题：一是必须有稳定的、低损耗的传输媒质（可不能再用空气了哟！）；另一个问题是必须要找到高强度的、可靠的光源。在此后的几十年中，由于这两项关键技术没有得到解决，光通信就一直裹足不前。也正因此，贝尔的光话始终没有走上实用化的阶段。所以我们今天也没有用上贝尔的光电话，而只是用了他发明的电话；但不管怎样，贝尔真的是一位伟大的发明家，我们应该记住他的名字。 1870年，英国物理学家廷德尔在实验中观察到，把光照射到盛水的容器内，从出水口向外倒水时，光线也沿着水流传播，出现弯曲现象，这好象不符合光只能直线传播的定律。实际上，这时光仍是沿直线传播，只不过在水流中出现了光反射现象，因而光是以折线方式前进的。光也可以“走弯路”。
廷德尔观察到的现象，直至1955年才得到实际应用。当时在英国伦敦英国学院工作的卡帕尼博士，发明了用极细的玻璃制做的光导纤维。每根细如丝的光导纤维是用两种对光的折射率不同的玻璃制成，一种玻璃形成中央中心束线，另一种包在中心束线外面形成包层。由于两种玻璃在光学性质上的差别，光线经一定角度从光导纤维的一端射入后，不会从纤维壁逸出，而是沿两层玻璃的界面连续反射前进，从另一端射出。最初，这种光导纤维只是应用在医学上，用光纤束组成内窥镜，可以观察人体肠胃内的疾病，协助医生及时作出确切的判断。
其实，现代的光纤通信也就是运用光反射原理，把光的全反射限制在光纤内部，用光信号取代传统通信方式中的电信号，从而实现信息的传递的。

3. 光纤通信是那一个国家发明第一的

高坤最早证明了光纤通信的可行性，所以拿了诺贝尔，不过真正通信用的光纤并不是他专发明的，而是美属国的cornning公司

现在主干网光纤的速率一般在40Gbps，同轴电缆虽然最高也能达到这个速率，但损耗、成本等方面要远远高于光纤希望对你有帮助

4. 光纤的发展史

1880-AlexandraGrahamBell发明光束通话传输光纤。
1960-电射及光纤之发明。
1960-玻璃纤维的传输损耗大于1000dB/km，其他材料包括光圈波导、气体透镜波导、空心金属波导管等。
1966-七月，英籍、华裔学者高锟博士（K.C.Kao）在PIEE 杂志上发表论文《光频率的介质纤维表面波导》，从理论上分析证明了用光纤作为传输媒体以实现光通信的可能性，并预言了制造通信用的超低耗光纤的可能性。
1970-美国康宁公司三名科研人员马瑞尔、卡普隆、凯克用改进型化学相沉积法（MCVD 法）成功研制成传输损耗只有20dB/km的低损耗石英光纤。
1970-美国贝尔实验室研制出世界上第一只在室温下连续波工作的砷化镓铝半导体激光器。
1972-传输损耗降低至4dB/km。
1973-我国邮电部武汉邮电科学研究院开始研究光纤通信。
1974-美国贝尔研究所发明了低损耗光纤制作法――CVD法（汽相沉积法），使光纤传输损耗降低到1.1dB/km。
1976-美国在亚特兰大的贝尔实验室地下管道开通了世界上第一条光纤通信系统的试验线路。采用一条拥有144个光纤的光缆以44.736Mbps的速率传输信号，中继距离为10 km。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。
1976-传输损耗降低至0.5dB/km。
1977-贝尔研究所和日本电报电话公司几乎同时研制成功寿命达100万小时（实用中10年左右）的半导体激光器。
1977-世界上第一条光纤通信系统在美国芝加哥市投入商用，速率为45Mb/s。
1977-首次实际安装电话光纤网路。
1978-FORT在法国首次安装其生产之光纤电。
1979-赵梓森拉制出我国自主研发的第一根实用光纤，被誉为“中国光纤之父”。
1979-传输损耗降低至0.2dB/km。
1980-多模光纤通信系统商用化（140Mb/s），并着手单模光纤通信系统的现场试验工作。
1982-我国邮电部重点科研工程“.八二工程”在武汉开通。
1990-单模光纤通信系统进入商用化阶段（565Mb/s），并着手进行零色散移位光纤和波分复用及相干通信的现场试验，而且陆续制定数字同步体系（SDH）的技术标准。
1990-传输损耗降低至0.14dB/km，已经接近石英光纤的理论衰耗极限值0.1dB/km。
1990-区域网络及其他短距离传输应用之光纤。
1992-贝尔实验室与日本合作伙伴成功地试验了可以无错误传输9000公里的光放大器，其最初速率为5Gbps，随后增加到10Gbps。
1993-SDH产品开始商用化（622Mb/s 以下）。
1995-2.5Gb/s 的SDH产品进入商用化阶段。
1996-10Gb/s 的SDH产品进入商用化阶段。
1997-采用波分复用技术（WDM）的20Gb/s 和40Gb/s 的SDH产品试验取得重大突破。
1999-中国生产的8×2.5Gb/sWDM系统首次在青岛至大连开通，沈阳至大连的32×2.5Gb/sWDM光纤通信系统开通。
2000-到屋边光纤=>到桌边光纤。
2005-3.2Tbps超大容量的光纤通信系统在上海至杭州开通。
2005 FTTH(Fiber To The Home)光纤直接到家庭。
2012年，中国的光纤产能已达到1亿2千万芯公里，预计到2013年将达到1亿8千万芯公里。

5. 光纤是谁发明的

1960年，美国人梅曼发明了红宝石激光器，使人类获得了性质与电磁波相同、且频率和相位都稳定的光——激光，但当时这种激光器还不能在室温条件下连续工作。

由于激光频带宽、纯度高、不易扩散，具有很好的方向性，因而很快便在通信领域找到了用武之地。

在光纤的传输介质方面，人们发现了透明度很高的石英玻璃丝可以传播光。这种玻璃丝叫作光学纤维，简称光纤。光纤一般由两层组成，里面一层称为内芯，直径一般为几十微米或几微米；外面一层称为包层。为了使光纤在施工的过程中不易被拉断，通常把千百根光纤组合在一起进行增强处理，制成像电缆一样的光缆，这样既提高了光纤的强度，又使光纤系统的通信容量大大增加。光纤的突出优点，是它可以在同一条通路上进行双向传输，利用这一特性，用户可以通过交互信息系统与对方对话，这就是我们所说的光纤通信。

光纤通信是运用光反射原理，把光的全反射限制在光纤内部，用光的信号取代传统通信方式中的电信号。但初期的光纤，光在其中传输时损耗很大。因此，要想用它来通信是不可能的。

1966年7月，英国标准电信研究所的英籍华人高锟博士和霍克哈姆就光纤传输的前景发表了具有重大历史意义的论文，论文分析了玻璃纤维损耗大的主要原因，大胆地预言，只要能设法降低玻璃纤维中的杂质，就有可能使光纤损耗从每千米1000分贝降低到每千米20分贝，从而有可能用于通信。这篇论文鼓舞了许多科学家为实现低损耗的光纤而努力。

1970年，美国康宁玻璃公司的卡普隆博士等三人，经过多次的试验，终于研制出传输损耗仅为每千米20分贝的光纤。这样低损耗的光纤，在当时是惊人的成就，使光纤通信有了实现的可能。

1970年，美国的贝尔研究所研制出能在室温下连续工作的半导体激光器，这种激光器只有米粒大小。尽管最初的激光器的寿命很短，但这种激光器已被认为是可以作为光纤通信的光源。由于光纤和激光器的重大突破，使光纤通信有了实现的可能，因此，1970年被认为是值得纪念的光纤传输元年。

1970年，突破了光纤和激光器两项技术难题，光纤通信从理想变成可能，各国电信科技人员，竞相进行研究和试验。光纤通信开始进入实用阶段，而且此后的发展极为迅速，其应用系统也已经多次更新换代。20世纪70年代的光纤通信系统主要应用光纤的短波波段进行传输；80年代以后逐渐改用长波波段；到90年代初，光纤的通信容量扩大了50倍。到了90年代后期，传输波波长更长，并且开始使用光纤放大器等新技术以增强信号、扩大传输容量。这时，光纤广泛地应用于市内电话以及长途通信干线中，成为通信线路的骨干。甚至美、日、英、法等8国已宣布，今后铺设长途通信干线不再使用电缆而改用光缆。

6. 光纤最开始是谁发明的

高锟,美籍华人，被誉为世界“光纤之父”。四十多年前，他发明了光纤，彻底改变了人类通讯的模式，为今天通信、网络的迅猛发展奠定基础。

7. 光导纤维是如何发明的

光通信是一门既古老又年轻的科学技术。说它古老，是因为早在古代就有利用光传递信息的记录。我国的周朝，就曾经用“烽燧”来传递敌人入侵的信息，距今已三千余年。航行中利用旗语和灯光传递信息，也有几百年了。1880年发明电话的贝尔就曾经进行过光通信的实验。

可见，用光传递信息远比用电传递信息的历史来得悠久，当然所有这些都只是在空气中传递光的信息。说它年轻，是因为光通信真正成为现实，还是近三十多年的事情，只是在激光器出现之后，电缆通信和无线电通信已显示出许多不足，采用光学方法代替电学方法传递信息才成为当务之急。于是，以光导纤维（简称光纤）为核心的光纤通信技术就应运而生。

作为一门高新科技，光纤通信可以说是物理学、化学、电子学、材料科学等学科的综合产物，在当代高新科技中具有特殊的地位。我国国家科学发展规划，把光纤通信和计算机、生物工程等项目并列为技术革命的重点，就可见其重要性。

光纤通信是现代信息传输的重要方法之一。它的特点是：容量大，保密特性好，抗干扰性能强，中继距离大，节省铜材等。

光纤一般是由同心圆柱形的双层透明介质，主要是石英玻璃之类的介质组成，石英玻璃实际上就是二氧化硅（SiO2）。介质的内层叫纤芯，外层叫包层，纤芯的折射率高于包层，光纤拉成细丝，其直径约为数微米，包层直径为125微米。多根光纤组成光缆，结构与电缆差不多，其制造方法和环境要求也与电缆类似。

值得特别向读者介绍的是，英籍华裔科学家高锟（Charles Kao）的开创性工作对这项重大课题的解决具有决定性的意义。

1966年，高锟和他的合作者霍克汉（G.A.Hockham）在进行一系列理论和实验研究之后，发表了一篇著名论文，提出用光纤进行长距离通信的建议。他们预言光波导材料的衰减率有可能从当时的每千米1 000分贝（即1 000 dB／km）降低到每千米20分贝（即20 dB／km），他们证明单模光纤每秒有可能传送10亿位数字信号，并论证了单模光纤的要求和特性。这两位科学家以敏锐的洞察力，勾画出了尚未出现的技术蓝图。他们认为最艰难的任务是研制损耗低于20 dB／km的光纤材料。这一指标在1966年实在难以实现，但是在高锟的激励下，仅仅过了4年，就有人宣布达到了这个指标。从此，光纤通信技术蓬勃发展，而高锟和霍克汉的这篇著名论文就成了光纤通信领域的里程碑。

高锟1933年生于上海，1957年获伦敦大学物理学士学位，1965年获博士学位，1957～1960年任英国标准电话和电缆公司工程师，1960～1970年转到英国标准电信实验室（STL）任职。就在这里，他和霍克汉在微波技术专家卡博瓦克（T.Karbowiak）的领导下，对微波波导开展研究，并在卡博瓦克引导下，转向光波波导的研究。

应该说明，纤维光学并非他们首创。大家知道，光从光密媒质（折射率大）射向光疏媒质（折射率小）时，如果入射角大于临界角，就会发生全反射。光导纤维就是根据这个原理。早在1910年，著名物理学家德拜（P.Debye）和他的合作者洪德罗斯（Hondros）就对介质波导做了详尽的理论分析。到了50年代，用玻璃做成可弯曲的光束管道，可以使医生能够看到人体内部，这就是所谓的内窥镜，直到现在还有广泛应用。然而，内窥镜采用的光纤是玻璃制品，其衰减率大于1000dB／km，只适用于长度不超过1～2米的仪器传光传像，根本不能用于长距离通信。即使在1960年发明了激光器之后，用激光器作光源，由于光纤的衰减率如此之大，也无法利用光纤进行长距离通信。

激光器的发明使人们对历史悠久的光学刮目相看。完全有理由相信，以激光为主体的光通信时代即将到来，这一认识促使人们加强对光通信的研究。当时微波已经是远距离通信，包括电视和电话的重要媒介。而微波既可经空气传送，也可经波导传输。人们很自然地想到激光也应该能够像微波那样，经空气直接传送或经空腔光学波导传输。人们普遍认为，只要把微波技术扩展到光传输，就可实现远距离光通信。例如，美国贝尔电话公司的贝尔实验室就在致力于这方面的研究，当时高容量电话系统是靠微波在一系列塔架之间从空气中传送，就像多年来一直在用的微波电视传送一样，贝尔实验室的科学家用激光器做了一个模拟器，建在新泽西州的赫尔姆戴尔（Helmdel）的主实验室和附近的克罗福德山实验室的屋顶之间，经过多次试验，没有取得预期效果。他们很快发现，空气并不像看起来那样纯净，雨、雪或浓雾都能使信号强度大大衰减，例如：经过2.6km的路程信号竟衰减了60dB以上。显然，从空中直接传送光信号很难满足高容量通信的需要。

贝尔实验室同时还在进行另一套试验方案。从1950年开始，微波工程师米勒（S.E.Miller）就带领一个小组在克罗福德山研制一种空腔波导，专门用于60GHz的微波（频率为60GHz的微波，其波长约为5毫米，所以也叫毫米波），这种微波在空气中衰减很快，因此采用波导管进行传输。他们的毫米波导管内径是5cm，传输的是单模，以毫米波为载体，把语言数字化，并通过毫米波导管传输，其能力为160Mbit／s（兆比特／秒）。米勒小组相信，把空腔波导概念推广到光波领域，有可能形成下一代新的通信技术。许多有名望的通信工程师也都是这样想的。

然而，问题并不像人们想象的那样简单。大家知道，光波波长约为1微米，比毫米波波长小千倍，如果光波波导按比例缩小，就必须把空腔波导管的直径做成10微米以下，而这个要求是难以实现的。如果波导管的直径过大，传送的光波只能是多模的，这样就很不利于光的传播。但米勒小组并不把这当成障碍，理论上讲，他们只需要在波导管中增加许多透镜，周期性地让激光束沿着波导管重新聚焦，就可以克服这一困难。为了消除固体透镜表面不可避免的反射，贝尔实验室试验成功了气体透镜，用波导管中心冷空气和管壁热空气折射率的不同进行聚焦，虽然仍有一些工程问题，但是基本概念已经很清楚了。于是，美国的贝尔实验室就准备在条件成熟后推出以空腔波导为传输手段的光通信技术。这时已是60年代中期了。

英国的标准电信实验室（STL）的里弗斯（A.H.Reeves）对通信技术的发展途径有独特的见解。他由于在1937年发明了脉码调制而闻名于世。里弗斯在激光出现时已经是58岁的人了。他富有远见和创造性，在梅曼发明第一台激光器之前就对光通信发生了兴趣，并向正在领导STL微波波导研究的工程师卡博瓦克提出光学研究任务。上面我们提到的高锟和霍克汉就在卡博瓦克的小组中工作。开始他们也是跟美国同行那样，把透镜放在空腔光波导管中进行实验，他们用柔性塑料制成固体介质波导管。这种固体介质波导管在微波系统中可以使用。如果它们的直径按波长的比例缩小，应该也能在光波长范围内工作。然而，用比头发丝还要细的塑料棒传送光波实际上会遇到许多难以解决的问题。

1963年卡博瓦克安排高锟和霍克汉研究介质光波导，当时30岁的高锟正在写关于波导研究的博士论文，霍克汉刚大学毕业两年，卡博瓦克认为光导纤维是有前途的，但是他担心材料损耗，所以他鼓励高锟和霍克汉研究他自己设计的一种新颖的平面波导，在这种平面波导中光大体上是沿着外侧传播。高锟和霍克汉测试了卡博瓦克的波导，发现它对弯曲非常敏感，而这正是毫米波导管和空腔光波导管都无法避免的问题。

1964年末，新南威尔士大学授予卡博瓦克电气工程的教授职位，这是晋升的大好机会，于是卡博瓦克离开了英国的标准电信实验室，把光学研究课题交给高锟。高锟和霍克汉并没有拘泥于原有的方案，而是把注意力转向光导纤维。他们知道，玻璃纤维细小而且宜于弯曲，比起贝尔实验室的空腔光导管来有很多优越的地方。

高锟和霍克汉吸取了斯尼彻（E.Snitzer）的意见，认识到如果包层的折射率比纤芯正好小1%，就可以在较大的光纤中进行单模传输，包层不仅增加了纤维的直径，而且改变了波导的特性，使单模有可能在直径10倍于波长的纤芯中传送。

高锟集中精力于难以解决的光学损耗问题，他向光学专家请教，发现杂质导致绝大部分吸收，如果使玻璃变纯将大大减少损耗，剩下的就是约1dB／km的散射损耗，这个数字是缪勒（C.Maurer）在一篇文章中导出的，缪勒后来领导康宁（Corning）玻璃公司做出了首批低耗纤维。霍克汉则致力于研究光纤所需的均匀性。大多数波导系统对直径的微小变化极为敏感，而这变化在真正制造过程中几乎不可避免，但是霍克汉证明机械公差10%足以给出大约1GHz的带宽。

1965年11月他们向在伦敦的电气工程师协会（IEE）递交了共同署名的论文，略加修改后，发表在1966年7月的IEE会刊上。论文题名为《用于光频的介质纤维表面波导》。他们在结论中明确地提出了用光导纤维的方案。在高锟两人的论文激励下，美国康宁公司在1970年率先研制出了衰减率低于20dB／km的石英光导纤维，恰好这一年适合于光纤通信之用的光源——双异质结半导体激光器问世。这两项技术的突破立即掀起了研制和使用光纤通信的高潮。此后，光纤的衰减率不断降低，1974年为2dB／km，1979年最低达到了0.2dB／km，而半导体激光器的寿命则大大增加，刚开始只有几小时，1975年为10万小时，1979年则达100万小时。1977年贝尔实验室首先完成了光纤通信的现场试验，全面制备了光纤通信的配套器件，完善了生产工艺，从此光纤通信进入了实用阶段。

80年代初，世界各地开通的光纤通信线路已达上千条，除用作电话通信外，也用于数据传输、闭路电视、工业控制、监测以及军事目的。1988年第一条跨越大西洋海底，连接美国东海岸同欧洲大陆的光纤开通。1989年4月，从美国西海岸经夏威夷及关岛，联结日本及菲律宾的跨太平洋海底光缆开通了服务，后来又有第二条跨大西洋海底光缆投入使用。在陆地上的推广应用更是日新月异。许多国家相继宣布，干线大容量通信线路以后不再新建同轴电缆，完全铺设光缆。我国干线系统中比较著名的有南沿海工程，沪宁汉干线，芜湖至九江，京汉广干线等。短距离系统更是不计其数。在武汉、上海、西安、北京、天津等地建立了几家规模较大，水平较高的光纤、光缆制造厂，另外还有一批与之配套的光电子器件工厂及研究所，为光纤通信在我国广泛推广应用打下了基础。

时至今日，无线电外差通信正向光外差通信发展，通信设备技术正由微电子集成向光电子集成发展，单频、单波长、单通道正向多波长、多通道、微波负载、波密集光通信发展，电缆通信正在被光缆通信取代。

8. 光纤技术是由哪国家先发明的

美国
高锟,美籍华人，被誉为世界“光纤之父”。四十多年前，他发明了光纤，彻底改回变了人类通讯的模式，答为今天通信、网络的迅猛发展奠定基础。
高锟最早证明了光纤通信的可行性，不过真正通信用的光纤并不是他发明的，而是美国的cornning公司

9. 光通信的原理是什么

光通信的原理是光反射原理。现代的光纤通信就是运用光反射原理，把光的全反射限制在光纤内部，用光信号取代传统通信方式中的电信号，从而实现信息的传递的。直到今天，信号灯、旗语、望远镜等目视光通信的手段仍在使用，但是这一切还是最原始的光通信，不能算作是真正的光通信。

(9)光通信发明扩展阅读：

我国十分重视光通信器件的研发，通过国家高新技术发展计划安排专题，组织技术攻关，跟踪国际先进技术等措施的实施，极大地推动了光通信器件的研究开发和产业化工作。随着光器件产业逐渐向中国转移，光通信行业基础设施建设进一步加快，中国已成为全球光电元器件的重要生产销售基地。