Menggunakan cahaya untuk komunikasi bukan konsep yang sama sekali baru. Di China purba, penggunaan menara suar untuk amaran adalah contoh terbaik komunikasi cahaya visual. Eropah yang menggunakan semaphore untuk menghantar maklumat juga boleh dianggap sebagai bentuk primitif komunikasi optik.
Prototaip komunikasi optik moden dapat dikesan kembali ke ciptaan Bell fotophone pada tahun 1880. Dia menggunakan cahaya matahari sebagai sumber cahaya, memfokuskan rasuk cahaya melalui lensa ke cermin bergetar di depan pemancar, menyebabkan intensiti cahaya bervariasi dengan perubahan suara, dengan itu mencapai modulasi suara intensiti cahaya. Pada akhir penerimaan, reflektor parabola mencerminkan rasuk cahaya yang dihantar melalui atmosfera ke bateri, dengan selenium kristal berfungsi sebagai peranti pengesanan penerimaan optik, menukar isyarat optik ke dalam arus elektrik. Dengan cara ini, isyarat suara berjaya dihantar melalui ruang atmosfera. Oleh kerana kekurangan sumber cahaya yang ideal dan media penghantaran pada masa itu, photophone ini mempunyai jarak penghantaran yang sangat pendek dan tiada nilai aplikasi praktikal, mengakibatkan perkembangan yang perlahan. Walau bagaimanapun, photophone masih merupakan ciptaan yang hebat, kerana ia membuktikan kemungkinan menggunakan gelombang cahaya sebagai pembawa untuk menghantar maklumat. Oleh itu, photophone Bell boleh dianggap sebagai prototaip komunikasi optik moden.
Penciptaan lampu memungkinkan orang untuk membina sistem komunikasi optik yang mudah, menggunakannya sebagai sumber cahaya, seperti komunikasi antara kapal dan antara kapal dan tanah, isyarat giliran kereta, lampu isyarat lalu lintas, dan lain -lain. Malah, apa -apa jenis cahaya penunjuk adalah sistem komunikasi optik asas. Dalam banyak kes, luas - spektrum pendarfluor cahaya - pemancar diod boleh digunakan sebagai sumber cahaya. Pada tahun 1960, American Maiman mencipta laser Ruby yang pertama, yang dalam arti menyelesaikan masalah sumber cahaya dan membawa harapan baru kepada komunikasi optik. Berbanding dengan cahaya biasa, laser mempunyai ciri -ciri yang sangat baik seperti lebar spektrum sempit, arah yang sangat baik, kecerahan yang sangat tinggi, dan frekuensi dan fasa yang agak konsisten. Laser adalah cahaya yang sangat koheren, dengan ciri -ciri yang serupa dengan gelombang radio, menjadikannya pembawa optik yang ideal. Berikutan laser ruby, helium - neon (dia - ne) laser dan karbon dioksida (co₂) laser berturut -turut muncul dan dimasukkan ke dalam penggunaan praktikal. Ciptaan dan penerapan laser membawa komunikasi optik, yang telah tidak aktif selama 80 tahun, ke peringkat baru.
Ciptaan laser pepejal - sangat meningkatkan kuasa optik yang dihantar dan memperluaskan jarak penghantaran, membolehkan komunikasi laser atmosfera digunakan di seluruh tebing sungai, antara pulau -pulau, dan dalam keadaan tertentu tertentu. Walau bagaimanapun, kestabilan dan kebolehpercayaan komunikasi laser atmosfera masih belum dapat diselesaikan. Menggunakan gelombang cahaya yang membawa maklumat untuk mencapai titik - ke - komunikasi titik melalui penyebaran atmosfera boleh dilaksanakan, tetapi keupayaan dan kualiti komunikasi terjejas oleh iklim. Oleh kerana penyerapan dan penyebaran oleh hujan, kabut, salji, dan habuk atmosfera, pelemahan tenaga gelombang cahaya adalah penting; Selain itu, keseragaman bukan - dalam ketumpatan atmosfera dan suhu menyebabkan perubahan dalam indeks biasan, mengakibatkan peralihan kedudukan rasuk. Oleh itu, jarak dan kestabilan komunikasi laser atmosfera sangat terhad, tidak dapat mencapai komunikasi "semua -".
1970 adalah tahun yang cemerlang dalam sejarah komunikasi serat optik. Syarikat Corning di Amerika Syarikat berjaya membangunkan serat optik kuarza dengan kehilangan 20db/km, yang membolehkan komunikasi serat optik bersaing dengan komunikasi kabel koaksial, dengan itu mendedahkan prospek terang komunikasi serat optik dan negara -negara yang mendorong negara -negara untuk berturut -turut melaburkan sumber manusia dan bahan -bahan yang substansial, mendorong penyelidikan dan pembangunan komunikasi serat optik ke panggung baru. Pada tahun 1972, Corning Company mengembangkan tinggi - kesucian kuarza multimode optik, mengurangkan kerugian kepada 4db/km. Pada tahun 1973, Laboratorium Bell di Amerika Syarikat mencapai hasil yang lebih besar, mengurangkan kehilangan serat optik kepada 2.5db/km, dan seterusnya mengurangkannya kepada 1.1db/km pada tahun 1974. Pada tahun 1976, syarikat -syarikat Jepun termasuk Nippon Telegraph dan Telephone (NTT) mengurangkan kehilangan serat optik kepada 0.47db/km (di A Wavel.
Pada tahun 1970, kemajuan besar juga dibuat dalam sumber cahaya untuk komunikasi serat optik. Pada tahun itu, Laboratorium Bell di Amerika Syarikat, Nippon Electric Company (NEC) di Jepun, dan bekas Kesatuan Soviet berturut-turut memecah batasan-batasan laser semikonduktor yang bekerja pada suhu tinggi (gaalas) suhu, meletakkan asas untuk pembangunan laser semikonduktor. Pada tahun 1973, seumur hidup laser semikonduktor mencapai 7 × 10³H. Pada tahun 1977, laser semikonduktor yang dibangunkan oleh Bell Laboratories mencapai seumur hidup 100,000 h (kira -kira 11.4 tahun), dengan jangka hayat ekstrapolasi 1 juta jam, memenuhi keperluan praktikal sepenuhnya. Pada tahun 1976, Nippon Telegraph dan Telefon Syarikat berjaya membangunkan laser indium galium arsenida (InGaAsp) yang dipancarkan pada panjang gelombang 1.3μm. Pada tahun 1979, AT & T Company di Amerika Syarikat dan Nippon Telegraph dan Syarikat Telefon di Jepun berjaya membangunkan laser semikonduktor secara berterusan yang memancarkan pada panjang gelombang 1.55μm.
Pada tahun 1976, Amerika Syarikat menjalankan ujian lapangan sistem komunikasi serat optik praktikal pertama di dunia di Atlanta. Sistem ini menggunakan laser Gaalas sebagai sumber cahaya dan serat optik multimode sebagai medium penghantaran, dengan kadar 44.7Mbit/s dan jarak penghantaran kira -kira 10km. Pada tahun 1980, sistem komunikasi serat optik FT - standard di Amerika Syarikat dimasukkan ke dalam penggunaan komersial. Sistem yang digunakan digredkan - serat optik multimode indeks dengan kadar 44.7Mbit/s. Seterusnya, Amerika Syarikat dengan cepat meletakkan Timur - garis trunk barat dan utara - South Trunk Lines, menyeberangi 22 negeri, dengan jumlah panjang kabel optik 5 × 10km. Pada tahun 1976 dan 1978, Jepun secara berturut -turut menjalankan ujian Sistem Komunikasi Serat Optik Multimode Indeks Multimode Indeks dengan kadar 34mbit/s dan jarak penghantaran 64km, serta dinilai - indeks sistem komunikasi serat optik multimode dengan kadar 100mbit/s. Pada tahun 1983, Jepun meletakkan garis batang kabel optik jarak jauh yang berjalan ke utara ke selatan melalui negara, dengan panjang 3400km, kadar penghantaran awal 400mbit/s, kemudian berkembang menjadi 1.6gbit/s. Seterusnya, sistem komunikasi kabel optik TAT-8 di seluruh Lautan Atlantik, yang dimulakan oleh Amerika Syarikat, Jepun, United Kingdom, dan Perancis, telah siap pada tahun 1988, dengan jumlah keseluruhan 6.4 × 10³km; Sistem komunikasi kabel optik TPC-3/HAW-4 yang pertama di seluruh Lautan Pasifik telah siap pada tahun 1989, dengan jumlah keseluruhan 1.32 × 10km. Sejak itu, pembinaan sistem komunikasi kabel optik kapal selam telah dibangunkan sepenuhnya, mempromosikan pembangunan rangkaian komunikasi global.
Memandangkan KAO mencadangkan konsep serat optik sebagai medium penghantaran pada tahun 1966, komunikasi serat optik telah berkembang dengan pesat dari penyelidikan ke aplikasi, dengan kemas kini teknologi dan generasi yang berterusan, terus meningkatkan keupayaan komunikasi (kadar penghantaran dan jarak repeater), dan terus berkembang skop aplikasi. Perkembangan komunikasi optik boleh dibahagikan kepada lima peringkat berikut:
Peringkat pertama: Ini adalah tempoh dari penyelidikan asas kepada pembangunan aplikasi komersial. Bermula pada tahun 1976, berikutan langkah penyelidikan dan pembangunan, selepas banyak ujian lapangan, pada tahun 1978, sistem gelombang optik generasi pertama yang beroperasi pada panjang gelombang 0.8μm secara rasmi dimasukkan ke dalam penggunaan komersial, merealisasikan panjang gelombang pendek (0.85μm), kadar komunikasi serat multimode (45Mbit/s atau 34mbit/s) Serat optik dengan kehilangan 2dB/km muncul, dengan jarak penghantaran- pengulang jarak kira -kira 10km dan kapasiti komunikasi maksimum kira -kira 500mbit/(s · km). Berbanding dengan sistem kabel sepaksi, komunikasi serat optik telah meluaskan jarak pengulang, mengurangkan kos pelaburan dan penyelenggaraan, memenuhi matlamat mengejar operasi kejuruteraan dan komersil, dan komunikasi serat optik menjadi kenyataan.
Tahap kedua: Ini adalah tempoh praktikal dengan matlamat penyelidikan untuk meningkatkan kadar penghantaran dan meningkatkan jarak penghantaran, dan mempromosikan aplikasi dengan kuat. Dalam tempoh ini, serat optik yang dibangunkan dari multimode ke mod - tunggal, panjang gelombang kerja yang dibangunkan dari panjang gelombang pendek (0.85μm) hingga panjang gelombang panjang (1.31μm dan 1.55μm), mencapai komunikasi optik tunggal {{5} Kehilangan serat optik dikurangkan lagi ke tahap 0.5dB/km (1.31μm) dan 0.2dB/km (1.55μm), dengan jarak transmisi pengulang bukan - sebanyak 50100km.
Tahap Ketiga: Ini adalah tempoh dengan matlamat Ultra - kapasiti besar dan ultra - jarak jauh, secara komprehensif dan menyeluruh menjalankan penyelidikan mengenai teknologi baru. Dalam tempoh ini, penyebaran 1.55μm - beralih tunggal - komunikasi serat optik mod telah direalisasikan. Sistem komunikasi serat optik ini menggunakan teknologi modulasi luaran, dengan kadar penghantaran mencapai 2.510gbit/s dan bukan - jarak penghantaran pengulang mencapai 100150km. Makmal boleh mencapai tahap yang lebih tinggi.
Peringkat keempat: Sistem komunikasi serat optik dicirikan oleh penggunaan penguat optik untuk meningkatkan jarak repeater dan penggunaan teknologi multiplexing bahagian gelombang untuk meningkatkan kadar bit dan jarak repeater. Kerana sistem ini kadang -kadang menggunakan skim homodyne atau heterodyne, mereka juga dipanggil sistem komunikasi gelombang optik yang koheren. Dalam sistem komunikasi gentian optik pada tahap ini, kehilangan serat optik telah dikompensasi oleh penguat gentian optik (EDFA), dan selepas pampasan, penghantaran lebih daripada ribuan kilometer mungkin. Dalam satu eksperimen, coupler bintang digunakan untuk mencapai 100 - saluran 622Gbit/s multiplexing data melalui jarak penghantaran 50km, dengan crosstalk antara saluran yang tidak dapat diabaikan; Dalam percubaan lain, dengan kadar saluran tunggal 2.5gbit/s, tanpa menggunakan regenerator, kehilangan serat optik dikompensasi oleh EDFA, dengan jarak penguat 80km dan jarak penghantaran 2223km. Penggunaan teknologi pengesanan yang koheren dalam sistem gelombang optik bukanlah prasyarat untuk menggunakan EDFA. Sesetengah makmal telah menggunakan gelung yang beredar untuk mencapai penghantaran data 2.4gbit/s, 2.1 × 10km dan 5gbit/s, 1.4 × 10km penghantaran data. Kemunculan penguat gentian optik menyebabkan perubahan besar dalam bidang komunikasi serat optik.
Tahap kelima: Sistem komunikasi serat optik didasarkan pada mampatan tak linear untuk mengimbangi penyebaran serat optik yang meluaskan, mencapai transmisi conformal isyarat nadi, SO - yang dipanggil komunikasi soliton optik. Tahap ini berlangsung lebih dari 20 tahun dan telah mencapai kemajuan terobosan. Walaupun idea asas ini dicadangkan pada tahun 1973, tidak sampai tahun 1988 bahawa Laboratorium Bell yang digunakan dirangsang Raman menyebarkan pampasan kerugian untuk kehilangan serat optik, menghantar data lebih dari 4 × 10³km, dan tahun berikutnya meluaskan jarak penghantaran ke 6 × 10³km. EDFA mula digunakan untuk penguatan soliton optik pada tahun 1989. Ia mempunyai kelebihan yang lebih besar dalam amalan kejuruteraan, dan sejak itu, beberapa makmal antarabangsa yang terkenal mula mengesahkan potensi besar komunikasi soliton optik sebagai tinggi - kelajuan panjang - komunikasi jarak jauh. Dari tahun 1990 hingga 1992, makmal di Amerika Syarikat dan United Kingdom menggunakan gelung beredar untuk menghantar data 2.5gbit/s dan 5gbit/s lebih daripada 1 × 10km; Makmal Jepun menyampaikan data 10gbit/s ke atas 1 × 10km. Pada tahun 1995, makmal Perancis menghantar data 20gbit/s lebih dari 1 × 10km, dengan jarak repeater 140km. Pada tahun 1995, makmal British menyampaikan data 20gbit/s ke atas 8100km dan data 40gbit/s lebih 5000km. Ujian lapangan sistem soliton optik linear juga dijalankan di rangkaian kawasan metropolitan di sekitar Tokyo, Jepun, menghantar data 10gbit/s dan 20gbit/s lebih dari 2.5 × 10³km dan 1 × 10³km masing -masing. Pada tahun 1994 dan 1995, data kelajuan tinggi - 80gbit/s dan 160gbit/s juga dihantar lebih dari 500km dan 200km masing -masing.
