1.12现代光纤通信 1966年,英籍华裔学者高锟( CK Kao)和霍克哈姆 ( C.A. Hockham)发表了关于传输介质新概念的论文,指出了利 用光纤( Optical Fiber)进行信息传输的可能性和技术途径,奠 定了现代光通信一光纤通信的基础。当时石英纤维的损耗高 达1000dB/km以上,高锟等人指出:这样大的损耗不是石英 纤维本身固有的特性,而是由于材料中的杂质,例如过渡金 属(Fe、Cu等)离子的吸收产生的。材料本身固有的损耗基本 上由瑞利( Rayleigh)散射决定,它随波长的四次方而下降,其 损耗很小。因此有可能通过原材料的提纯制造出适合于长距 离通信使用的低损耗光纤
1.1.2现代光纤通信 1966 年 ， 英 籍 华 裔 学 者高 锟 (C.K.Kao) 和霍克哈姆 (C.A.Hockham)发表了关于传输介质新概念的论文，指出了利 用光纤(Optical Fiber)进行信息传输的可能性和技术途径，奠 定了现代光通信——光纤通信的基础。当时石英纤维的损耗高 达1000 dB/km以上，高锟等人指出：这样大的损耗不是石英 纤维本身固有的特性， 而是由于材料中的杂质，例如过渡金 属(Fe、 Cu等)离子的吸收产生的。材料本身固有的损耗基本 上由瑞利(Rayleigh)散射决定，它随波长的四次方而下降，其 损耗很小。因此有可能通过原材料的提纯制造出适合于长距 离通信使用的低损耗光纤
如果把材料中金属离子含量的比重降低到106以下,就可 以使光纤损耗减小到10dB/km。再通过改进制造工艺的热处理 提高材料的均匀性,可以进一步把损耗减小到几dB/km。这个 思想和预测受到世界各国极大的重视 1970年,光纤研制取得了重大突破。在当年,美国康宁 ( Corning)公司就研制成功损耗20dB/km的石英光纤。它的意义 在于:使光纤通信可以和同轴电缆通信竞争,从而展现了光纤 通信美好的前景,促进了世界各国相继投入大量人力物力,把 光纤通信的研究开发推向一个新阶段。1972年,康宁公司高纯 石英多模光纤损耗降低到4dB/km。1973年,美国贝尔(Bel)实 验室取得了更大成绩,光纤损耗降低到2.5dB/km。1974年降低 到1.1dBkm。1976年,日本电报电话NTT)公司等单位将光纤 损耗降低到0.47dB/km(波长1.2um)
如果把材料中金属离子含量的比重降低到10-6以下，就可 以使光纤损耗减小到10 dB/km。再通过改进制造工艺的热处理 提高材料的均匀性，可以进一步把损耗减小到几dB/km。这个 思想和预测受到世界各国极大的重视。 1970 年，光纤研制取得了重大突破。在当年，美国康宁 (Corning)公司就研制成功损耗20 dB/km的石英光纤。它的意义 在于：使光纤通信可以和同轴电缆通信竞争，从而展现了光纤 通信美好的前景，促进了世界各国相继投入大量人力物力， 把 光纤通信的研究开发推向一个新阶段。1972年，康宁公司高纯 石英多模光纤损耗降低到4 dB/km。1973 年，美国贝尔(Bell)实 验室取得了更大成绩，光纤损耗降低到2.5dB/km。1974 年降低 到1.1dB/km。1976 年，日本电报电话(NTT)公司等单位将光纤 损耗降低到0.47 dB/km(波长1.2μm)
在以后的10年中,波长为1.55m的光纤损耗:1979年 是0.20dB/km,1984年是0.157dB/km,1986年是0.154 dB/km,接近了光纤最低损耗的理论极限。 1970年,作为光纤通信用的光源也取得了实质性的进展。 当年,美国贝尔实验室、日本电气公司(NEC)和前苏联先后 突破了半导体激光器在低温(-200℃)或脉冲激励条件下工作 的限制,研制成功室温下连续振荡的镓铝砷( GaAlAs)双异质 结半导体激光器(短波长)。 虽然寿命只有几个小时,但其意义是重大的,它为半导 体激光器的发展奠定了基础。1973年,半导体激光器寿命达 到7000小时。1977年,贝尔实验室研制的半导体激光器寿 命达到10万小时(约114年),外推寿命达到100万小时,完全 满足实用化的要求
在以后的 10 年中，波长为1.55 μm的光纤损耗：1979 年 是0.20 dB/km， 1984 年是0.157 dB/km，1986 年 是0.154 dB/km， 接近了光纤最低损耗的理论极限。 1970 年，作为光纤通信用的光源也取得了实质性的进展。 当年，美国贝尔实验室、日本电气公司(NEC)和前苏联先后 突破了半导体激光器在低温(-200 ℃)或脉冲激励条件下工作 的限制，研制成功室温下连续振荡的镓铝砷(GaAlAs)双异质 结半导体激光器(短波长)。 虽然寿命只有几个小时，但其意义是重大的，它为半导 体激光器的发展奠定了基础。1973 年，半导体激光器寿命达 到7000小时。 1977 年，贝尔实验室研制的半导体激光器寿 命达到10万小时(约11.4年)，外推寿命达到100万小时，完全 满足实用化的要求
在这个期间,1976年日本电报电话公司研制成功发射波 长为1.3μm的铟镓砷磷( IngaAsP)激光器,1979年美国电报电 话(AT&T公司和日本电报电话公司研制成功发射波长为1.55 um的连续振荡半导体激光器 由于光纤和半导体激光器的技术进步,使1970年成为光 纤通信发展的一个重要里程碑。 1976年,美国在亚特兰大( Atlanta进行了世界上第一个 实用光纤通信系统的现场试验,系统采用 GaAlAs激光器作光 源,多模光纤作传输介质,速率为447Mb/s,传输距离约10 km。1980年,美国标准化FT-3光纤通信系统投入商业应用, 系统采用渐变型多模光纤,速率为447Mb/s
在这个期间，1976年日本电报电话公司研制成功发射波 长为1.3 μm的铟镓砷磷(InGaAsP)激光器，1979年美国电报电 话(AT&T)公司和日本电报电话公司研制成功发射波长为1.55 μm的连续振荡半导体激光器。 由于光纤和半导体激光器的技术进步，使 1970 年成为光 纤通信发展的一个重要里程碑。 1976 年，美国在亚特兰大(Atlanta)进行了世界上第一个 实用光纤通信系统的现场试验，系统采用GaAlAs激光器作光 源，多模光纤作传输介质，速率为44.7 Mb/s，传输距离约10 km。1980 年，美国标准化FT - 3光纤通信系统投入商业应用， 系统采用渐变型多模光纤，速率为44.7 Mb/s
随后美国很快敷设了东西干线和南北干线,穿越22个州 光缆总长达5×104km。1976年和1978年,日本先后进行了速 率为34Mb/s,传输距离为64km的突变型多模光纤通信系统, 以及速率为100Mb/s的渐变型多模光纤通信系统的试验。1983 年敷设了纵贯日本南北的光缆长途干线,全长3400km,初期 传输速率为400Mb/s,后来扩容到1.6Gb/s。随后,由美、日、 英、法发起的第一条横跨大西洋TAT-8海底光缆通信系统于 1988年建成,全长6400km;第一条横跨太平洋TPC-3/HAW4 海底光缆通信系统于1989年建成,全长13200km。从此,海 底光缆通信系统的建设得到了全面展开,促进了全球通信网的 发展
随后美国很快敷设了东西干线和南北干线，穿越22个州 光缆总长达5×104 km。1976 年和 1978 年，日本先后进行了速 率为34 Mb/s，传输距离为64 km的突变型多模光纤通信系统， 以及速率为100 Mb/s的渐变型多模光纤通信系统的试验。1983 年敷设了纵贯日本南北的光缆长途干线，全长3400 km，初期 传输速率为400 Mb/s，后来扩容到1.6 Gb/s。随后，由美、日、 英、法发起的第一条横跨大西洋 TAT-8海底光缆通信系统于 1988年建成，全长6400 km；第一条横跨太平洋 TPC-3/HAW-4 海底光缆通信系统于1989年建成， 全长13 200 km。 从此，海 底光缆通信系统的建设得到了全面展开，促进了全球通信网的 发展