光纤通信历史
❶ 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。
❷ 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。
❸ 简述光纤通信的发展历程,有哪些主要事件对光纤通信有重大影响
懒得详细地回答了。其实主要就两个里程碑。一个是光纤的发明,这个绕不开专高锟。另一个是属激光器的发明,典型的人物是梅曼。
一个提供了通道,一个提供了光源。至于光电转换和电光转换,则早在1905年就由爱因斯坦解决了。
有了低损耗的光纤和高亮度的光源,光纤通信就形成了闭环。
❹ 光纤通信的发展
光纤通信是现代通信网的主要传输手段,它的发展历史只有一二十年,已经历三代:短波长多模光纤、长波长多模光纤和长波长单模光纤.采用光纤通信是通信史上的重大变革,美、日、英、法等20多个国家已宣布不再建设电缆通信线路,而致力于发展光纤通信.中国光纤通信已进入实用阶段.
光纤通信的诞生和发展是电信史上的一次重要革命与卫星通信、移动通信并列为20世纪90年代的技术。进入21世纪后,由于因特网业务的迅速发展和音频、视频、数据、多媒体应用的增长,对大容量(超高速和超长距离)光波传输系统和网络有了更为迫切的需求。
光纤通信就是利用光波作为载波来传送信息,而以光纤作为传输介质实现信息传输,达到通信目的的一种最新通信技术。
通信的发展过程是以不断提高载波频率来扩大通信容量的过程,光频作为载频已达通信载波的上限,因为光是一种频率极高的电磁波 ,因此用光作为载波进行通信容量极大,是过去通信方式的千百倍,具有极大的吸引力,光通信是人们早就追求的目标,也是通信发展的必然方向。
光纤通信与以往的电气通信相比,主要区别在于有很多优点:它传输频带宽、通信容量大;传输损耗低、中继距离长;线径细、重量轻,原料为石英,节省金属材料,有利于资源合理使用;绝缘、抗电磁干扰性能强;还具有抗腐蚀能力强、抗辐射能力强、可绕性好、无电火花、泄露小、保密性强等优点,可在特殊环境或军事上使用。 FTTH可向用户提供极丰富的带宽,所以一直被认为是理想的接入方式,对于实现信息社会有重要作用,还需要大规模推广和建设。FTTH所需要的光纤可能是现有已敷光纤的2~3倍。过去由于FTTH成本高,缺少宽带视频业务和宽带内容等原因,使FTTH还未能提到日程上来,只有少量的试验。由于光电子器件的进步,光收发模块和光纤的价格大大降低;加上宽带内容有所缓解,都加速了FTTH的实用化进程。
发达国家对FTTH的看法不完全相同:美国AT&T认为FTTH市场较小,在0F62003宣称:FTTH在20-50年后才有市场。美国运行商Verizon和Sprint比较积极,要在10—12年内采用FTTH改造网络。日本NTT发展FTTH最早,已经有近200万用户。中国FTTH处于试点阶段。 现广泛采用的ADSL技术提供宽带业务尚有一定优势
与FTTH相比:①价格便宜②利用原有铜线网使工程建设简单③对于1Mbps—500kbps影视节目的传输可满足需求。FTTH大量推广受制约。
对于不久的将来要发展的宽带业务,如:网上教育,网上办公,会议电视,网上游戏,远程诊疗等双向业务和HDTV高清数字电视,上下行传输不对称的业务,ADSL就难以满足。尤其是HDTV,经过压缩,其传输速率尚需19.2Mbps。正在用H.264技术开发,可压缩到5~6Mbps。通常认为对QOS有所保证的ADSL的最高传输速串是2Mbps,仍难以传输HDTV。可以认为HDTV是FTTH的主要推动力。即HDTV业务到来时,非FTTH不可。 通常有P2P点对点和PON无源光网络两大类。
F2P方案一一优点:各用户独立传输,互不影响,体制变动灵活;可以采用廉价的低速光电子模块;传输距离长。缺点:为了减少用户直接到局的光纤和管道,需要在用户区安置1个汇总用户的有源节点。
PON方案——优点:无源网络维护简单;原则上可以节省光电子器件和光纤。缺点:需要采用昂贵的高速光电子模块;需要采用区分用户距离不同的电子模块,以避免各用户上行信号互相冲突;传输距离受PON分比而缩短;各用户的下行带宽互相占用,如果用户带宽得不到保证时,不单是要网络扩容,还需要更换PON和更换用户模块来解决。(按照市场价格,PEP比PON经济)
PON有多种,一般有如下几种:(1)APON:即ATM-PON,适合ATM交换网络。(2)BPON:即宽带的PON。(3)OPON:采用通用帧处理的OFP-PON。(4)EPON:采用以太网技术的PON,GPON是千兆以太网的PON。(5)WDM-PON:采用波分复用来区分用户的PON,由于用户与波长有关,使维护不便,在FTTH中很少采用。
无线接入技术发展迅速。可用作WLAN的IEEE802.11g协议,传输带宽可达54Mbps,覆盖范围达100米以上,已可商用。如果采用无线接入WLAN作用户的数据传输,包括:上下行数据和点播电视VOD的上行数据,对于一般用户其上行不大,IEEE802.11g是可以满足的。而采用光纤的FTTH主要是解决HDTV宽带视频的下行传输,当然在需要时也可包含一些下行数据。这就形成“光纤到家庭+无线接入”(FTTH+无线接入)的家庭网络。这种家庭网络,如果采用PON,就特别简单,因为此PON无上行信号,就不需要测距的电子模块,成本大大降低,维护简单。如果,所属PON的用户群体,被无线城域网WiMAX(1EEE802.16)覆盖而可利用,那么可不必建设专用的WLAN。接入网采用无线是趋势,但无线接入网仍需要密布于用户临近的光纤网来支撑,与FTTH相差无几。FTTH+无线接入是未来的发展趋势。
光交换的发展
实际上可表示为:通信输+交换。
光纤只是解决传输问题,还需要解决光的交换问题。过去,通信网都是由金属线缆构成的,传输的是电子信号,交换是采用电子交换机。通信网除了用户末端一小段外,都是光纤,传输的是光信号。合理的方法应该采用光交换。但由于光开关器件不成熟,只能采用的是“光-电-光”方式来解决光网的交换,即把光信号变成电信号,用电子交换后,再变还光信号。显然是不合理的办法,是效串不高和不经济的。正在开发大容量的光开关,以实现光交换网络,特别是所谓ASON-自动交换光网络。通常在光网里传输的信息,一般速度都是xGbps的,电子开关不能胜任。一般要在低次群中实现电子交换。而光交换可实现高速XGbDs的交换。当然,也不是说,一切都要用光交换,特别是低速,颗粒小的信号的交换,应采用成熟的电子交换,没有必要采用不成熟的
大容量的光交换。当前,在数据网中,信号以“包”的形式出现,采用所谓“包交换”。包的颗粒比较小,可采用电子交换。然而,在大量同方向的包汇总后,数量很大时,就应该采用容量大的光交换。
少通道大容量的光交换已有实用。如用于保护、下路和小量通路调度等。一般采用机械光开关、热光开关来实现。由于这些光开关的体积、功耗和集成度的限制,通路数一般在8—16个。
电子交换一般有“空分”和“时分”方式。在光交换中有“空分”、“时分”和“波长交换”。光纤通信很少采用光时分交换。
光空分交换:一般采用光开关可以把光信号从某一光纤转到另一光纤。空分的光开关有机械的、半导体的和热光开关等。采用集成技术,开发出MEM微电机光开关,其体积小到mm。已开发出1296x1296MEM光交换机(Lucent),属于试验性质的。
光波长交换:是对各交换对象赋于1个特定的波长。于是,发送某1特定波长就可对某特定对象通信。实现光波长交换的关键是需要开发实用化的可变波长的光源,光滤波器和集成的低功耗的可靠的光开关阵列等。已开发出640x640半导体光开关+AWG的空分与波长的相结合的交叉连接试验系统(corning)。采用光空分和光波分可构成非常灵活的光交换网。日本NTT在Chitose市进行了采用波长路由交换的现场试验,半径5公里,共有43个终端节,(试用5个节点),速率为2.5Gbps。
自动交换的光网,称为ASON,是进一步发展的方向。
集成光电子器件的发展
如同电子器件那样,光电子器件也要走向集成化。虽然不是所有的光电子器件都要集成,但会有相当的一部分是需要而且是可以集成的。目前正在发展的PLC-平面光波导线路,如同一块印刷电路板,可以把光电子器件组装于其上,也可以直接集成为一个光电子器件。要实现FTTH也好,ASON也好,都需要有新的、体积小的和廉价的和集成的光电子器件。
光纤通信的市场
众所周知,2000年IT行业泡沫,使光纤通信产业生产规模爆炸性地发展,产品生产过剩。无论是光传输设备,光电子器件和光纤的价格都狂跌。特别是光纤,每公里泡沫时期价格为¥1200,价格Y100左右1公里,比铜线还便宜。光纤通信的市场何时能恢复?
根据RHK的对北美通信产业投入的统计和预测,如图2.在2002年是最低谷,相当于倒退4年。有所回升,但还不能恢复。按此推测,在2007-2008年才能复元。光纤通信的市场也随IT市场好转。这些好转,在相当大的程度是由FTTH和宽带数字电视所带动的。
FTTH毕竟是信息社会的需求,光纤通信的市场一定有美好的情景。发达国家的FTTH已经开始建设,已经有相当的市场。大体上看,器件和设备随市场的需要,其利润会逐步回升,2007-2008年可能良好。但光纤产业,尽管反倾销成功,价格也仍低迷不起,利润甚微。实际上,在世界范围内,光纤的生产规模过大,而FTTH的发展速度受社会环境、包括市民的经济条件和数字电视的发展的影响,上升缓慢。据了解,有大公司封存几个光纤厂,根据市场情况,可随时启动生产,其结果是始终供大于求。供不应求才能涨价,是通常的市场规律,所以光纤产业要想厚利,可能是2009年后的事情。中国经济不发达地区和小城镇,还需要建设光纤线路,但光纤用量仍然处于供大于求的范围内。
对中国市场,FTTH受ADSL的挑战和数字电视HDTV发展的制约,会有所延后。中国大量建设FTTH的社会环境和条件尚未具备,可能需要等待一段时间。不过,北京奥运会需要HDTV的推动和设备价格的下降,会促进FTTH的发展。预计在2007-2008年在中国FTTH可开始推广。不过也有些大城市的所谓中心商业区CBD,有比较强的经济力量,已经采用光纤到住地PTTP来建设。总的来说,中国的FTTH处于试点阶段。试点的作用,一方面是摸索技术和建设的经验,另一方面,还起竞争抢占用户的作用。所以,电信运行商,地方业主都积极对FTTH试点,以便发展宽带业务。因此,广播运行商受到巨大的挑战,广播商应加快发展数字电视的进程,并且要充实节目内容和采取有竞争力的商业模式。如果广播商要发展VOD点播电视,还需要对电缆电视网双向改造,如果采用光纤网,可更充分地适应未来的技术发展和市场需求。
宽带中国战略
工业和信息化部在2012年5月发布的《宽带网络基础设施“十二五”规划》中提出,到2015年,全国基本实现“城市光纤到楼入户,农村宽带进乡入村”。城市家庭接入带宽达到20兆比特/秒,农村家庭接入带宽达到4兆比特/秒;实现光纤到户覆盖两亿户,用户超过4000万,城市新建住宅光纤到户率达到60%以上。
“我国宽带市场的接入方式与技术以ADSL为主,而其他宽带速率高的国家基本上是以光纤接入为主。”中国工程院院士赵梓森说,实现光纤入户是宽带战略最重要的一环。
中国科学院院士干福熹表示,光纤通信具有信息容量大、传输距离远、信号干扰小等优点。全世界通信系统中,90%以上的信息量都是经过光纤传输的。未来5~10年,我国规模实施光纤到户每年所需的光纤预计在一亿公里以上,从而为国内光纤通信业发展带来很好的机遇。
据国际电信联盟最新统计,全球已推出宽带战略的国家和经济体达112个。宽带战略的实施,必将带来光纤接入大发展,并使光纤宽带产业成为整个信息通信产业中成长最快、发展空间最大的产业之一。 全球光纤到户热点门户网站——中国光纤通信网,是目前国内领先的光纤通信资讯类门户网站。随着中国三网融合和光纤到户的飞速发展,供用户交流的网上平台更少,专业的资讯比较分散。而中国光纤通信门户的开放,为行业内企业,用户,爱好者提供了一个在网络上的互相传递业界资讯,交换产品信息等提供了一个大型专业的平台。
中国光纤通信门户的优势在于以提供行业资讯,新闻,专业知识,无数的产品供求信息,以及开放式的运营模式,多样化的增值服务,人性化的版面设计等。使您能更好更领先的掌握行业中的动态,获取更多的商机。从而为广大光纤通信企业拓展网络业务,进军电子商务提供不易多得的良机与契机。
中国光纤通信门户特色:
信息交流,技术沟通,产品展示,资讯阅览,新闻订阅,供求关系,寻求商机,广告服务,会员提升,企业建站,个性建设,协会资料,展会资源,行业人才,商务代理等。 行业政策、发展空间
❺ 光纤通信发展至今经历了哪些里程碑
光纤通信是现代通信网的主要传输手段,它的发展历史只有一二十年,已经历三代:短波长多模光纤、长波长多模光纤和长波长单模光纤.采用光纤通信是通信史上的重大变革,美、日、英、法等20多个国家已宣布不再建设电缆通信线路,而致力于发展光纤通信.中国光纤通信已进入实用阶段.
光纤通信的诞生和发展是电信史上的一次重要革命与卫星通信、移动通信并列为20世纪90年代的技术。进入21世纪后,由于因特网业务的迅速发展和音频、视频、数据、多媒体应用的增长,对大容量(超高速和超长距离)光波传输系统和网络有了更为迫切的需求。
光纤通信就是利用光波作为载波来传送信息,而以光纤作为传输介质实现信息传输,达到通信目的的一种最新通信技术。
通信的发展过程是以不断提高载波频率来扩大通信容量的过程,光频作为载频已达通信载波的上限,因为光是一种频率极高的电磁波 ,因此用光作为载波进行通信容量极大,是过去通信方式的千百倍,具有极大的吸引力,光通信是人们早就追求的目标,也是通信发展的必然方向。
光纤通信与以往的电气通信相比,主要区别在于有很多优点:它传输频带宽、通信容量大;传输损耗低、中继距离长;线径细、重量轻,原料为石英,节省金属材料,有利于资源合理使用;绝缘、抗电磁干扰性能强;还具有抗腐蚀能力强、抗辐射能力强、可绕性好、无电火花、泄露小、保密性强等优点,可在特殊环境或军事上使用。
❻ 光纤网络的发展史
光纤的发明,引起了通信技术的一场革命,是构成21世纪即将到来的信息社会的一大要素。
1966年出生在中国上海的英籍华人高锟,发表论文《光频介质纤维表面波导》,提出用石英玻璃纤维(光纤)传送光信号来进行通信,可实现长距离、大容量通信。
1970年损失为20db/km的光纤研制出来了。据说康宁公司花费3000万美元,得到30米光纤样品,认为非常值得。这一突破,引起整个通信界的震动,世界发达国家开始投入巨大力量研究光纤通信。1976年,美国贝尔实验室在亚特兰大到华盛顿间建立了世界第一条实用化的光纤通信线路,速率为45Mb/s,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。在上世纪70年代末,大容量的单模光纤和长寿命的半导体激光器研制成功。光纤通信系统开始显示出长距离、大容量无比的优越性。 1973年,世界光纤通信尚未实用。邮电部武汉邮电科学研究院(当时是武汉邮电学院)就开始研究光纤通信。由于武汉邮电科学研究院采用了石英光纤、半导体激光器和编码制式通信机正确的技术路线,使我国在发展光纤通信技术上少走了不少弯路,从而使我国光纤通信在高新技术中与发达国家有较小的差距。
我国研究开发光纤通信正处于十年动乱时期,处于封闭状态。国外技术基本无法借鉴,纯属自己摸索,一切都要自己搞,包括光纤、光电子器件和光纤通信系统。就研制光纤来说,原料提纯、熔炼车床、拉丝机,还包括光纤的测试仪表和接续工具也全都要自己开发,困难极大。武汉邮电科学研究院,考虑到保证光纤通信最终能为经济建设所用,开展了全面研究,除研制光纤外,还开展光电子器件和光纤通信系统的研制,使我国至今具有了完整的光纤通信产业。
1978年改革开放后,光纤通信的研发工作大大加快。上海、北京、武汉和桂林都研制出光纤通信试验系统。1982年邮电部重点科研工程“八二工程”在武汉开通。该工程被称为实用化工程,要求一切是商用产品而不是试验品,要符合国际CCITT标准,要由设计院设计、工人施工,而不是科技人员施工。从此中国的光纤通信进入实用阶段。在20世纪80年代中期,数字光纤通信的速率已达到144Mb/s,可传送1980路电话,超过同轴电缆载波。于是,光纤通信作为主流被大量采用,在传输干线上全面取代电缆。经过国家“六五”、“七五”、“八五”和“九五”计划,中国已建成“八纵八横”干线网,连通全国各省区市。中国已敷设光缆总长约250万公里。光纤通信已成为中国通信的主要手段。在国家科技部、计委、经委的安排下,1999年中国生产的8×2.5Gb/sWDM系统首次在青岛至大连开通,随之沈阳至大连的32×2.5Gb/sWDM光纤通信系统开通。2005年3.2Tbps超大容量的光纤通信系统在上海至杭州开通,是至今世界容量最大的实用线路。
中国已建立了一定规模的光纤通信产业。中国生产的光纤光缆、半导体光电子器件和光纤通信系统能供国内建设,并有少量出口。
有人认为,我国光纤通信主要干线已经建成,光纤通信容量达到Tbps,几乎用不完,再则2000年的IT泡沫,使光纤的价格低到每公里100元,几乎无利可图。因此不要发展光纤通信技术了。
实际上,特别是中国,省内农村有许多空白需要建设;3G移动通信网的建设也需要光纤网来支持;随着宽带业务的发展、网络需要扩容等,光纤通信仍有巨大的市场。每年光纤通信设备和光缆的销售量是上升的。
❼ 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。
❽ 光纤网的光纤网的发展历史
光进行通信并不是一个新概念,我国古代使用的烽火台就是大气光通信的最好例子。那时候,大部分文明社会已经使用烟火信号传递单个信息,后来的旗语、灯光甚至交通红绿灯等均可划入光通信的范畴,但可惜它们所能传递的距离和信息量都十分有限。近代光通信的雏形可以追溯到1880年Bell发明的光电话,他用阳光作为光源,硒晶体作为光接受检测器件,通过200m的大气空间成功的传送了语音信号。虽然在以后的几十年中,科技工作者对Bell的光电话具有浓厚的兴趣,但由于缺乏合适的光源及光在大气中传输的严重衰减性,这种大气通信光电话未能像其他通信方式那样得到发展。
19世纪30年代电报的出现用电取代了光,开始了电信时代。1876年电话的发明引起了通信技术本质的变化,电信号通过连续变化的电流的模拟方式传送,这种模拟电通信技支配了通信系统达100年之久。
20世纪后半叶人们开始认识到,如果用光波作载波,通信网络的容量可能增加几个数量级。然而当时发展光通信技术存在两个难以攻克的难题:第一个难题是无法找到适合光通信的低损耗传输介质,第二个难题是无合适的相干光源,使得光通信技术发展停滞不前。
1966年7月是光纤通信发展历史中的一个里程碑,英籍华人高锟博士在Proc.IEE杂志上发表了一片十分著名的论文《用于光频的光纤表面波导》,该文从理论上分析证明了用光纤作为传输介质以实现光通信的可能性,设计了通信用光纤的波导结构,更重要的是,他科学的预言了制造通信用低损耗光纤,即通过加强原材料提纯、加入适当的掺杂剂,可把光纤的衰减系数降低到20Db/km以下。
20世纪60年代激光技术的发明解决了第二个问题。随后,人们的注意力集中到寻找用激光进行通信的途径。1970年,美国贝尔实验室研制出世界上第一只在室温下连续工作的砷化钾(GaAs)半导体激光器,为光纤通信找到了合适的光源器件。
小型光源和低损耗光纤的同时问世,在全世界范围内掀起了发展光纤通信的高潮。
❾ 光通信技术的技术发展的历史
1966年:高锟提出光传输理论;
1976年:实用化产品出现;
80年代:PDH开始规模使用;
90年代初:SDH标准完善,PDH仍为主力;
1994年:SDH逐步成为传输主力设备;
1998年:DWDM开始建设,ASON技术探讨;
1999年:DWDM规模建设,全光网试验;
2001年:MSTP出现并逐渐使用;
2003年: ASON/OADM 逐渐使用;
2005年:ASON规模建设,ROADM进入骨干网。
光通信技术是构建光通信系统与网络的基础,高速光传输设备、长距离光传输设备和智能光网络的发展、升级以及推广应用,都取决于光通信器件技术进步和产品更新换代的支持。因此,通信技术的更新与升级将促使光通信器件不断发展进步。
2010年中国生产制造的器件已占全球25%以上市场份额;我国光器件市场规模在全球市场中的份额也已从2008年的17%增加到2010年的26%左右,市场规模达到93亿人民币,同比增长率更是高达30%。
我国通信市场的蓬勃发展以及我国通信设备商成功的海外市场拓展,正带动本土光器件产业提速发展,我国通信光电器件产业在全球市场的重要地位也日益显现。而下一代光通信系统的演进在很大程度上取决于通信光电子器件技术的进步,在这个市场与技术的转折点上,我国光通信技术正面临着重要的发展机遇。
❿ 光纤通信的起源
光纤通信技术(optical fiber communications)从光通信中脱颖而出,已成为现代通信的主要支柱之一,在现代电信网中起着举足轻重的作用。光纤通信作为一门新兴技术,其近年来发展速度之快、应用面之广是通信史上罕见的,也是世界新技术革命的重要标志和未来信息社会中各种信息的主要传送工具。
光纤通信是以光波作为信息载体,以光纤作为传输媒介的一种通信方式。从原理上看,构成光纤通信的基本物质要素是光纤、光源和光检测器。光纤除了按制造工艺、材料组成以及光学特性进行分类外,在应用中,光纤常按用途进行分类,可分为通信用光纤和传感用光纤。传输介质光纤又分为通用与专用两种,而功能器件光纤则指用于完成光波的放大、整形、分频、倍频、调制以及光振荡等功能的光纤,并常以某种功能器件的形式出现。
光纤通信是现代通信网的主要传输手段,它的发展历史只有一二十年,已经历三代:短波长多模光纤、长波长多模光纤和长波长单模光纤.采用光纤通信是通信史上的重大变革,美、日、英、法等20多个国家已宣布不再建设电缆通信线路,而致力于发展光纤通信.中国光纤通信已进入实用阶段.
光纤通信的诞生和发展是电信史上的一次重要革命与卫星通信、移动通信并列为20世纪90年代的技术。进入21世纪后,由于因特网业务的迅速发展和音频、视频、数据、多媒体应用的增长,对大容量(超高速和超长距离)光波传输系统和网络有了更为迫切的需求。
光纤通信就是利用光波作为载波来传送信息,而以光纤作为传输介质实现信息传输,达到通信目的的一种最新通信技术。