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光纖發展史

更新整理時間:2013-09-04 13:43:06 信息瀏覽

 

   人類從未放棄過對理想光傳輸介質的尋找,經過不懈的努力,人們發現了透明度很高的石英玻璃絲可以傳光。這種玻璃絲叫做光學纖維,簡稱“光纖”。 人們用它制造了在醫療上用的內窺鏡,例如做成胃鏡,可以觀察到距離一米左右的體內情況。但是它的衰減損耗很大,只能傳送很短的距離。光的損耗程度是用每千米的分貝為單位來衡量的。直到20世紀60年代,最好的玻璃纖維的衰減損耗仍在每公里1000分貝以上。每公里1000分貝的損耗是什么概念呢?每公里10分貝損耗就是輸入的信號傳送1公里后只剩下了十分之一,20分貝就表示只剩下百分之一,30分貝是指只剩千分之一……1000分貝的含意就是只剩下億百分之一,是無論如何也不可能用于通信的。因此,當時有很多科學家和發明家認為用玻璃纖維通信希望渺茫,失去了信心,放棄了光纖通信的研究。

  激光器和光纖的發明,使人們看到了光通信的曙光。而要實現光纖通信,還需要在激光器和光纖的性能上有重大的突破。但是在這兩方面的突破遇到了許多困難,尤其是光纖的損耗要達到可用于通信的要求,從每千米損耗1000分貝降低到20分貝似乎不太可能,以致很多科學家對實現光纖通信失去了信心。就在這種情況下,出生于上海的英藉華人高錕(K.C.Kao)博士,通過在英國標準電信實驗室所作的大量研究的基礎上,對光波通信作出了一個大膽的設想。他認為,既然電可以沿著金屬導線傳輸,光也應該可以沿著導光的玻璃纖維傳輸。1966年7月,高錕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的雜質,就有可能使光纖的損耗從每公里1000分貝降低到20分貝/公里,從而有可能用于通信。這篇論文使許多國家的科學家受到鼓舞,加強了為實現低損耗光纖而努力的信心。

  世界上第一根低損耗的石英光纖――1970年,美國康寧玻璃公司的三名科研人員馬瑞爾、卡普隆、凱克成功地制成了傳輸損耗每千米只有20分貝的光纖。這是什么概念呢?用它和玻璃的透明程度比較,光透過玻璃功率損耗一半(相當于3分貝)的長度分別是:普通玻璃為幾厘米、高級光學玻璃最多也只有幾米,而通過每千米損耗為20分貝的光纖的長度可達150米。這就是說,光纖的透明程度已經比玻璃高出了幾百倍!在當時,制成損耗如此之低的光纖可以說是驚人之舉,這標志著光纖用于通信有了現實的可能性。

1970年激光器和低損耗光纖這兩項關鍵技術的重大突破,使光纖通信開始從理想變成可能,這立即引起了各國電信科技人員的重視,他們競相進行研究和實驗。1974年美國貝爾研究所發明了低損耗光纖制作法――CVD法(汽相沉積法),使光纖損耗降低到1分貝/公里;1977年,貝爾研究所和日本電報電話公司幾乎同時研制成功壽命達100萬小時(實用中10年左右)的半導體激光器,從而有了真正實用的激光器。1977年,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。

  進入實用階段以后,光纖通信的應用發展極為迅速,應用的光纖通信系統已經多次更新換代。70年代的光纖通信系統主要是用多模光纖,應用光纖的短波長(850納米)波段,(1納米=1000兆分之一米,即米)。80年代以后逐漸改用長波長(1310納米),光纖逐漸采用單模光纖,到90年代初,通信容量擴大了50倍,達到2.5Gb/s。進入90年代以后,傳輸波長又從1310納米轉向更長的1550納米波長,并且開始使用光纖放大器、波分復用(WDM)技術等新技術。通信容量和中繼距離繼續成倍增長。廣泛地應用于市內電話中繼和長途通信干線,成為通信線路的骨干。

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