光纤通信是以激光为光源,以光纤为传输媒质的通信方式。即把要传输的电话、电报、图像和数据等电信号先转变成光信号,再由光纤进行传输,在光纤另一端进行光电转换。激光是-种谱线很窄方向性极好、频率和相位都一致的相干光。
推荐:做一个安静的发电机
利用光来传输信息,历史非常久远。例如中国古代的峰火台、航海用的灯塔、及旗语等。这种古老的方式受到许多现实条件的约束,如对气象及地形条件的苛求,且传输速度及传输信息的容量都非常有限。在1790年左右,法国发明建立了一个光电报系统。利用带有可活动信号臂的塔来传输信息。该系统可在15分钟内将信号传输200km,成为当时最为有效和先进的传输方式。
1880年,美国贝尔发明了利用光波作载波传输话音信息的“光电话”。其原理是:利用太阳光或弧光灯作光源,光线通过透镜聚焦在振动镜片上,当人对话简说话时,振动镜片随话音振动,使反射光随话音的变化而变化,反射光为话音所调制,传输到接受端的光波就是已调光波。接受端设有抛物面反射镜,把经空气传输的已调光波反射到硅片,硅片将光转换为电流送达受话器,就此完成了系统的传输。此系统以光作为载波,但由于光源是自然光,谱线宽、方向性差,且利用空气作传输媒质,系统稳定性极差,传输距离只能达到几百米。虽然此系统没有实际应用,但证实了光作为载波传输信息方式的可行性。在光电话发明之前,1870年,英国的JohnTyndall用实验说明光可以在水中传输,实验系统利用了当代光纤传输的内部全反射原理。至此人类完成了光调试、光传导的初步实验。在1934年,美国的Norman.R.French获得了光电话系统专利。专利描述了光缆网络的工作原理。该光缆由固体玻璃棒或类似材料构成,在其工作波长上的衰减系数应很小。此项专利的产生标志着光调试、光传导实验到网络组建,传输介质的选定,光纤通信已接近实际应用。1960年,美国的Maiman发明了第一个红宝石激光器。此激光器产生的激光,谱线很窄、方向性好,亮度极高,是频率和相位都一-致的相千光,成为理想的光载波。Maiman的发明使光通信进人了一个崭新的阶段。此后,氦氖激光器、CO2激光器的产生都为光通信的发展奠定了基础。激光器的产生,解决了光载波的问题,下面要解决的是传输受气候条件的影响,能量损失严重。人们把光传输转人地下,进行了光波地下传输的各种试验,这就是透镜波导和反射镜波导的光波传输系统。经过大量研究和实践后发现,这种传输方式在实际应用中将会遇到许多无法克服的困难。寻找理想的传输介质,人们开始就想到了玻璃纤维,但当时玻璃纤维的传输损耗太大,直到1965年,其值仍在1000dB/km左右,因而一直被认为不可能用于光通信。1966年,在光波通信因传输介质问题而出现低潮的时候,在英国电信工作的英籍华人高锟博士(90年代已回到香港工作)对光通信作出了大胆设想,提出了光纤通信的概念。他认为,电可以沿着导电的金属导线远距离传输,光也能沿着低损耗玻璃远距离传输;消除玻璃中的各种杂质,做出有实用价值的低衰耗光纤是完全可能的;提出如果光纤衰耗能降到20dB/km以下,就可能应用于通信;并提出光纤的衰耗为20dB/km的要求还远远大于材料的机理所确定的损耗极限。于是许多国家又开始着手这方面的研究工作。