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2. 光通信
用光信号传输信息并不是什么新东西。中国先秦时期就有了长城， 长城上有烽火台， 烽火台准备有狼粪， 当敌人进攻时， 军士就焚烧狼粪以报警。烽火台与烽火台之间以接力的方式把信息传递过去。据说， 三国时期的关羽进攻魏国时， 就事先筑烽火台， 以防吴国的偷袭。烽火台传输信号的方式是， 白天燃烟， 黑夜燃火放光。这是一种最简单的“光通信”。
18 世纪末， 法国的沙佩发明了一种“遥望通信”的方法。这是一种光学-机械方法。它可以较为迅速地在两地传输信息。例如， 巴黎与土伦相距千里， 传递一条消息只需20 分钟。后来， 英国、德国等国都建立了自己的“遥望通信”系统。只是到19 世纪中叶， 电报的出现才把“遥望通信” 送进了博物馆。
激光使科学技术的许多领域焕发了青春， 通信技术领域就是一个典型的例证。激光技术引入通信领域， 人们就用光纤来代替铜缆。
专家们曾测算， 长100 米的铜缆与光缆相比， 它们传输信号的频带宽度均为400 亿赫兹。铜缆： 重219. 76 吨， 直径为1. 458 米( 需直径为50 毫米的铜缆656 股)， 价格达131. 2 万美元。光缆： 重6. 6 公斤， 只需一根直径为8. 7 毫米的光纤， 价格只有680 美元。二者之比分别为： 质量比为100， 000： 3， 体积比为100， 000： 4， 价格比为100， 000： 50 。但是， 光通信容量比电通信的容量要高成千上万倍。
我们还可以举出一些数据来说明光纤通信的优点： 一根光纤可同时传递150 万路电话或2 万路电视节目； 光纤线路还有优良的抗电磁干扰和原子辐射的能力。这意味着这样一种假设： 如果在美国本土的中心上空463 公里处爆炸一颗原子弹， 那么一秒钟就可以使各种电子通信线路全部失效， 但光纤线路不会受影响。此外， 光纤线路不像辐射电磁波， 信号难以截获， 有极好的保密性。
光通信的基本条件有两个： 产生光脉冲和传输光脉冲。
这涉及到激光器和玻璃纤维的研究与发展。
美国贝尔实验室的贾万研制成功氦氖激光器之后， 他首次进行了光通信实验。20 世纪60 年代， 美国的通用电气公司、国际商用机器公司( 即IBM) 和麻省理工学院几乎同时相互独立地研制成功半导体激光器。由于半导体激光器的体积很小， 用做光通信的脉冲发生器是再合适不过了。贝尔实验室于1991 年曾设计出一种半导体激光器， 它的体积只有一颗沙粒大小， 外形像个图钉， 这是世界上最小的激光器。
用于光通信的半导体激光器也有一些特殊的要求。由于贝尔实验室的激光研究实力非常强， 他们早在60 年代初就着手于光通信的研究， 1970 年就率先研制出可在室温下工作的通信半导体激光器。
60 年代中期， 33 岁的英籍华人科学家高琨最先论证了适于光通信的光纤的性能。他认为， 需要对玻璃的纯度和成分加以改进。1970 年， 美国的康宁公司首先研制出符合高琨指标的玻璃纤维。此后， 研制玻璃光纤的热潮开始了。
玻璃纤维的研制也很早就为贝尔实验室所重视。由于电子元器件也常用到玻璃， 他们对各种性能的玻璃开发很重视， 而这也恰为后来光通信所用的玻璃纤维打下了基础。从1967 年开始， 贝尔实验室成为光纤开发领域的主要研究机构之一。经过艰苦的努力， 他们不但研制出适应光通信的玻璃光纤， 而且开发出生产这种光纤的全套工艺。80 年代初，他们生产的海底光缆抗拉强度达1. 4 ×105 牛顿/ 厘米。
在上个世纪， 人们还梦想发明光电话机， 利用光波束进行信息传递。例如， 电话发明人贝尔就在发明电话后着手光通信研究工作。然而， 实用的光通信又过了100 多年才实现。
除了激光器和光纤之外， 产生和传递光信号还有许多设备要进行开发， 这也涉及到相关的基础研究。差不多到了70 年代， 这些工作基本完成了。以贝尔实验室为例， 他们在1973 年开始进行实验室内光纤通信实验； 1975 年， 贝尔实验室与西方电气公司合作， 在美国亚特兰大市进行模拟现场实验； 1976 年， 贝尔实验室同伊利诺斯州贝尔电话局合作， 把光纤通信系统安装在芝加哥市中心， 进行两个电话局之间的现场试验。1976 年的试验经验收合格后， 于1977 年并入通信网， 正式投入商用服务。此后， 贝尔实验室和西方电气公司着手生产成套设备。1980 年， 开始铺设长达9 ， 800 公里的远距离光通信线路。从1983 年开始， 美国电话电报公司( 贝尔实验室的母公司) 先后完成美国、“西部走廊”( 萨克拉门托――
圣迭戈， 1， 013 公里) 和“东西走廊”( 费城――芝加哥， 1， 500 公里) 。这些光纤线路的传输容量为每对光纤可载1，
344 话路。1988 年， 贝尔实验室还研制出世界上第一套全光化的光通信系统。美国电话电报公司预测， 90 年代可建成美国的光纤网络。
除此之外， 美国电话电报公司还参与了洲际跨洋光纤铺设。1983 ～1988 年， 美国电话电报公司与国外公司合作完成“TAT-8”海缆系统， 这是大西洋第8 条通信线缆和第一条光缆。光缆全长6 ， 500 公里， 可同时传输37， 800 路话音。线缆能够可靠地工作25 年。1987 年， 美国电话电报公司与日本公司合作， 又铺设了美日间跨越太平洋光缆。全长13， 200 公里， 可同时传输40， 000 路话音。这是太平洋上第一条光缆。中国的光通信技术也有一定的发展， 70 年代初就组织有关光纤和相关器件的研制。1974 年， 石英光纤研制成功。1975 年， 实现半导体激光器室温下连续运行。1976 年， 用全部国产器组装成光纤通信系统传输话音和图像信号， 这使我国成为少数拥有光纤通信实验的国家之一。1978 年， 首先在上海的两个电话局分局铺设一条1. 8 公里的光纤线路；
1979 年， 又在北京两个电话分局之间建立了一条3. 3 公里的光纤线路。到1990 年底， 中国邮电公用通信网已建成光缆线路5 ， 760 多公里。1991 年， 中国第一条大容量、长距离光纤干线――宁汉光缆工程正式投产。这条光缆长979 公里， 是中国第一条东西大干线。1990 年， 中国自行研制生产的第一条深水大长度的光缆成功地穿越了长江。为了满足中国大规模光纤通信干线的建设， 到2000 年， 中国将形成年产光纤30 万公里、光缆3 万公里的生产规模。
光纤的用途很广， 它可用于数据传输、光纤制导武器、光计算机等方面。如今的光纤技术是一个重要的高技术研究领域， 而在通信技术上的嫁接只是其应用的一个方面。
除了玻璃光纤之外， 人们甚至研制出塑料光纤， 把光纤技术向更广阔的领域推广。
18 世纪末， 法国的沙佩发明了一种“遥望通信”的方法。这是一种光学-机械方法。它可以较为迅速地在两地传输信息。例如， 巴黎与土伦相距千里， 传递一条消息只需20 分钟。后来， 英国、德国等国都建立了自己的“遥望通信”系统。只是到19 世纪中叶， 电报的出现才把“遥望通信” 送进了博物馆。
激光使科学技术的许多领域焕发了青春， 通信技术领域就是一个典型的例证。激光技术引入通信领域， 人们就用光纤来代替铜缆。
专家们曾测算， 长100 米的铜缆与光缆相比， 它们传输信号的频带宽度均为400 亿赫兹。铜缆： 重219. 76 吨， 直径为1. 458 米( 需直径为50 毫米的铜缆656 股)， 价格达131. 2 万美元。光缆： 重6. 6 公斤， 只需一根直径为8. 7 毫米的光纤， 价格只有680 美元。二者之比分别为： 质量比为100， 000： 3， 体积比为100， 000： 4， 价格比为100， 000： 50 。但是， 光通信容量比电通信的容量要高成千上万倍。
我们还可以举出一些数据来说明光纤通信的优点： 一根光纤可同时传递150 万路电话或2 万路电视节目； 光纤线路还有优良的抗电磁干扰和原子辐射的能力。这意味着这样一种假设： 如果在美国本土的中心上空463 公里处爆炸一颗原子弹， 那么一秒钟就可以使各种电子通信线路全部失效， 但光纤线路不会受影响。此外， 光纤线路不像辐射电磁波， 信号难以截获， 有极好的保密性。
光通信的基本条件有两个： 产生光脉冲和传输光脉冲。
这涉及到激光器和玻璃纤维的研究与发展。
美国贝尔实验室的贾万研制成功氦氖激光器之后， 他首次进行了光通信实验。20 世纪60 年代， 美国的通用电气公司、国际商用机器公司( 即IBM) 和麻省理工学院几乎同时相互独立地研制成功半导体激光器。由于半导体激光器的体积很小， 用做光通信的脉冲发生器是再合适不过了。贝尔实验室于1991 年曾设计出一种半导体激光器， 它的体积只有一颗沙粒大小， 外形像个图钉， 这是世界上最小的激光器。
用于光通信的半导体激光器也有一些特殊的要求。由于贝尔实验室的激光研究实力非常强， 他们早在60 年代初就着手于光通信的研究， 1970 年就率先研制出可在室温下工作的通信半导体激光器。
60 年代中期， 33 岁的英籍华人科学家高琨最先论证了适于光通信的光纤的性能。他认为， 需要对玻璃的纯度和成分加以改进。1970 年， 美国的康宁公司首先研制出符合高琨指标的玻璃纤维。此后， 研制玻璃光纤的热潮开始了。
玻璃纤维的研制也很早就为贝尔实验室所重视。由于电子元器件也常用到玻璃， 他们对各种性能的玻璃开发很重视， 而这也恰为后来光通信所用的玻璃纤维打下了基础。从1967 年开始， 贝尔实验室成为光纤开发领域的主要研究机构之一。经过艰苦的努力， 他们不但研制出适应光通信的玻璃光纤， 而且开发出生产这种光纤的全套工艺。80 年代初，他们生产的海底光缆抗拉强度达1. 4 ×105 牛顿/ 厘米。
在上个世纪， 人们还梦想发明光电话机， 利用光波束进行信息传递。例如， 电话发明人贝尔就在发明电话后着手光通信研究工作。然而， 实用的光通信又过了100 多年才实现。
除了激光器和光纤之外， 产生和传递光信号还有许多设备要进行开发， 这也涉及到相关的基础研究。差不多到了70 年代， 这些工作基本完成了。以贝尔实验室为例， 他们在1973 年开始进行实验室内光纤通信实验； 1975 年， 贝尔实验室与西方电气公司合作， 在美国亚特兰大市进行模拟现场实验； 1976 年， 贝尔实验室同伊利诺斯州贝尔电话局合作， 把光纤通信系统安装在芝加哥市中心， 进行两个电话局之间的现场试验。1976 年的试验经验收合格后， 于1977 年并入通信网， 正式投入商用服务。此后， 贝尔实验室和西方电气公司着手生产成套设备。1980 年， 开始铺设长达9 ， 800 公里的远距离光通信线路。从1983 年开始， 美国电话电报公司( 贝尔实验室的母公司) 先后完成美国、“西部走廊”( 萨克拉门托――
圣迭戈， 1， 013 公里) 和“东西走廊”( 费城――芝加哥， 1， 500 公里) 。这些光纤线路的传输容量为每对光纤可载1，
344 话路。1988 年， 贝尔实验室还研制出世界上第一套全光化的光通信系统。美国电话电报公司预测， 90 年代可建成美国的光纤网络。
除此之外， 美国电话电报公司还参与了洲际跨洋光纤铺设。1983 ～1988 年， 美国电话电报公司与国外公司合作完成“TAT-8”海缆系统， 这是大西洋第8 条通信线缆和第一条光缆。光缆全长6 ， 500 公里， 可同时传输37， 800 路话音。线缆能够可靠地工作25 年。1987 年， 美国电话电报公司与日本公司合作， 又铺设了美日间跨越太平洋光缆。全长13， 200 公里， 可同时传输40， 000 路话音。这是太平洋上第一条光缆。中国的光通信技术也有一定的发展， 70 年代初就组织有关光纤和相关器件的研制。1974 年， 石英光纤研制成功。1975 年， 实现半导体激光器室温下连续运行。1976 年， 用全部国产器组装成光纤通信系统传输话音和图像信号， 这使我国成为少数拥有光纤通信实验的国家之一。1978 年， 首先在上海的两个电话局分局铺设一条1. 8 公里的光纤线路；
1979 年， 又在北京两个电话分局之间建立了一条3. 3 公里的光纤线路。到1990 年底， 中国邮电公用通信网已建成光缆线路5 ， 760 多公里。1991 年， 中国第一条大容量、长距离光纤干线――宁汉光缆工程正式投产。这条光缆长979 公里， 是中国第一条东西大干线。1990 年， 中国自行研制生产的第一条深水大长度的光缆成功地穿越了长江。为了满足中国大规模光纤通信干线的建设， 到2000 年， 中国将形成年产光纤30 万公里、光缆3 万公里的生产规模。
光纤的用途很广， 它可用于数据传输、光纤制导武器、光计算机等方面。如今的光纤技术是一个重要的高技术研究领域， 而在通信技术上的嫁接只是其应用的一个方面。
除了玻璃光纤之外， 人们甚至研制出塑料光纤， 把光纤技术向更广阔的领域推广。
