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2. 光通信
用光信號傳輸信息並不是什麽新東西。中國先秦時期就有了長城， 長城上有烽火台， 烽火台準備有狼糞， 當敵人進攻時， 軍士就焚燒狼糞以報警。烽火台與烽火台之間以接力的方式把信息傳遞過去。據說， 三國時期的關羽進攻魏國時， 就事先築烽火台， 以防吳國的偷襲。烽火台傳輸信號的方式是， 白天燃煙， 黑夜燃火放光。這是一種最簡單的“光通信”。
18 世紀末， 法國的沙佩發明了一種“遙望通信”的方法。這是一種光學-機械方法。它可以較為迅速地在兩地傳輸信息。例如， 巴黎與土倫相距千裏， 傳遞一條消息隻需20 分鍾。後來， 英國、德國等國都建立了自己的“遙望通信”係統。隻是到19 世紀中葉， 電報的出現才把“遙望通信” 送進了博物館。
激光使科學技術的許多領域煥發了青春， 通信技術領域就是一個典型的例證。激光技術引入通信領域， 人們就用光纖來代替銅纜。
專家們曾測算， 長100 米的銅纜與光纜相比， 它們傳輸信號的頻帶寬度均為400 億赫茲。銅纜： 重219. 76 噸， 直徑為1. 458 米( 需直徑為50 毫米的銅纜656 股)， 價格達131. 2 萬美元。光纜： 重6. 6 公斤， 隻需一根直徑為8. 7 毫米的光纖， 價格隻有680 美元。二者之比分別為： 質量比為100， 000： 3， 體積比為100， 000： 4， 價格比為100， 000： 50 。但是， 光通信容量比電通信的容量要高成千上萬倍。
我們還可以舉出一些數據來說明光纖通信的優點： 一根光纖可同時傳遞150 萬路電話或2 萬路電視節目； 光纖線路還有優良的抗電磁幹擾和原子輻射的能力。這意味著這樣一種假設： 如果在美國本土的中心上空463 公裏處爆炸一顆原子彈， 那麽一秒鍾就可以使各種電子通信線路全部失效， 但光纖線路不會受影響。此外， 光纖線路不像輻射電磁波， 信號難以截獲， 有極好的保密性。
光通信的基本條件有兩個： 產生光脈衝和傳輸光脈衝。
這涉及到激光器和玻璃纖維的研究與發展。
美國貝爾實驗室的賈萬研製成功氦氖激光器之後， 他首次進行了光通信實驗。20 世紀60 年代， 美國的通用電氣公司、國際商用機器公司( 即IBM) 和麻省理工學院幾乎同時相互獨立地研製成功半導體激光器。由於半導體激光器的體積很小， 用做光通信的脈衝發生器是再合適不過了。貝爾實驗室於1991 年曾設計出一種半導體激光器， 它的體積隻有一顆沙粒大小， 外形像個圖釘， 這是世界上最小的激光器。
用於光通信的半導體激光器也有一些特殊的要求。由於貝爾實驗室的激光研究實力非常強， 他們早在60 年代初就著手於光通信的研究， 1970 年就率先研製出可在室溫下工作的通信半導體激光器。
60 年代中期， 33 歲的英籍華人科學家高琨最先論證了適於光通信的光纖的性能。他認為， 需要對玻璃的純度和成分加以改進。1970 年， 美國的康寧公司首先研製出符合高琨指標的玻璃纖維。此後， 研製玻璃光纖的熱潮開始了。
玻璃纖維的研製也很早就為貝爾實驗室所重視。由於電子元器件也常用到玻璃， 他們對各種性能的玻璃開發很重視， 而這也恰為後來光通信所用的玻璃纖維打下了基礎。從1967 年開始， 貝爾實驗室成為光纖開發領域的主要研究機構之一。經過艱苦的努力， 他們不但研製出適應光通信的玻璃光纖， 而且開發出生產這種光纖的全套工藝。80 年代初，他們生產的海底光纜抗拉強度達1. 4 ×105 牛頓/ 厘米。
在上個世紀， 人們還夢想發明光電話機， 利用光波束進行信息傳遞。例如， 電話發明人貝爾就在發明電話後著手光通信研究工作。然而， 實用的光通信又過了100 多年才實現。
除了激光器和光纖之外， 產生和傳遞光信號還有許多設備要進行開發， 這也涉及到相關的基礎研究。差不多到了70 年代， 這些工作基本完成了。以貝爾實驗室為例， 他們在1973 年開始進行實驗室內光纖通信實驗； 1975 年， 貝爾實驗室與西方電氣公司合作， 在美國亞特蘭大市進行模擬現場實驗； 1976 年， 貝爾實驗室同伊利諾斯州貝爾電話局合作， 把光纖通信係統安裝在芝加哥市中心， 進行兩個電話局之間的現場試驗。1976 年的試驗經驗收合格後， 於1977 年並入通信網， 正式投入商用服務。此後， 貝爾實驗室和西方電氣公司著手生產成套設備。1980 年， 開始鋪設長達9 ， 800 公裏的遠距離光通信線路。從1983 年開始， 美國電話電報公司( 貝爾實驗室的母公司) 先後完成美國、“西部走廊”( 薩克拉門托――
聖迭戈， 1， 013 公裏) 和“東西走廊”( 費城――芝加哥， 1， 500 公裏) 。這些光纖線路的傳輸容量為每對光纖可載1，
344 話路。1988 年， 貝爾實驗室還研製出世界上第一套全光化的光通信係統。美國電話電報公司預測， 90 年代可建成美國的光纖網絡。
除此之外， 美國電話電報公司還參與了洲際跨洋光纖鋪設。1983 ～1988 年， 美國電話電報公司與國外公司合作完成“TAT-8”海纜係統， 這是大西洋第8 條通信線纜和第一條光纜。光纜全長6 ， 500 公裏， 可同時傳輸37， 800 路話音。線纜能夠可靠地工作25 年。1987 年， 美國電話電報公司與日本公司合作， 又鋪設了美日間跨越太平洋光纜。全長13， 200 公裏， 可同時傳輸40， 000 路話音。這是太平洋上第一條光纜。中國的光通信技術也有一定的發展， 70 年代初就組織有關光纖和相關器件的研製。1974 年， 石英光纖研製成功。1975 年， 實現半導體激光器室溫下連續運行。1976 年， 用全部國產器組裝成光纖通信係統傳輸話音和圖像信號， 這使我國成為少數擁有光纖通信實驗的國家之一。1978 年， 首先在上海的兩個電話局分局鋪設一條1. 8 公裏的光纖線路；
1979 年， 又在北京兩個電話分局之間建立了一條3. 3 公裏的光纖線路。到1990 年底， 中國郵電公用通信網已建成光纜線路5 ， 760 多公裏。1991 年， 中國第一條大容量、長距離光纖幹線――寧漢光纜工程正式投產。這條光纜長979 公裏， 是中國第一條東西大幹線。1990 年， 中國自行研製生產的第一條深水大長度的光纜成功地穿越了長江。為了滿足中國大規模光纖通信幹線的建設， 到2000 年， 中國將形成年產光纖30 萬公裏、光纜3 萬公裏的生產規模。
光纖的用途很廣， 它可用於數據傳輸、光纖製導武器、光計算機等方麵。如今的光纖技術是一個重要的高技術研究領域， 而在通信技術上的嫁接隻是其應用的一個方麵。
除了玻璃光纖之外， 人們甚至研製出塑料光纖， 把光纖技術向更廣闊的領域推廣。
18 世紀末， 法國的沙佩發明了一種“遙望通信”的方法。這是一種光學-機械方法。它可以較為迅速地在兩地傳輸信息。例如， 巴黎與土倫相距千裏， 傳遞一條消息隻需20 分鍾。後來， 英國、德國等國都建立了自己的“遙望通信”係統。隻是到19 世紀中葉， 電報的出現才把“遙望通信” 送進了博物館。
激光使科學技術的許多領域煥發了青春， 通信技術領域就是一個典型的例證。激光技術引入通信領域， 人們就用光纖來代替銅纜。
專家們曾測算， 長100 米的銅纜與光纜相比， 它們傳輸信號的頻帶寬度均為400 億赫茲。銅纜： 重219. 76 噸， 直徑為1. 458 米( 需直徑為50 毫米的銅纜656 股)， 價格達131. 2 萬美元。光纜： 重6. 6 公斤， 隻需一根直徑為8. 7 毫米的光纖， 價格隻有680 美元。二者之比分別為： 質量比為100， 000： 3， 體積比為100， 000： 4， 價格比為100， 000： 50 。但是， 光通信容量比電通信的容量要高成千上萬倍。
我們還可以舉出一些數據來說明光纖通信的優點： 一根光纖可同時傳遞150 萬路電話或2 萬路電視節目； 光纖線路還有優良的抗電磁幹擾和原子輻射的能力。這意味著這樣一種假設： 如果在美國本土的中心上空463 公裏處爆炸一顆原子彈， 那麽一秒鍾就可以使各種電子通信線路全部失效， 但光纖線路不會受影響。此外， 光纖線路不像輻射電磁波， 信號難以截獲， 有極好的保密性。
光通信的基本條件有兩個： 產生光脈衝和傳輸光脈衝。
這涉及到激光器和玻璃纖維的研究與發展。
美國貝爾實驗室的賈萬研製成功氦氖激光器之後， 他首次進行了光通信實驗。20 世紀60 年代， 美國的通用電氣公司、國際商用機器公司( 即IBM) 和麻省理工學院幾乎同時相互獨立地研製成功半導體激光器。由於半導體激光器的體積很小， 用做光通信的脈衝發生器是再合適不過了。貝爾實驗室於1991 年曾設計出一種半導體激光器， 它的體積隻有一顆沙粒大小， 外形像個圖釘， 這是世界上最小的激光器。
用於光通信的半導體激光器也有一些特殊的要求。由於貝爾實驗室的激光研究實力非常強， 他們早在60 年代初就著手於光通信的研究， 1970 年就率先研製出可在室溫下工作的通信半導體激光器。
60 年代中期， 33 歲的英籍華人科學家高琨最先論證了適於光通信的光纖的性能。他認為， 需要對玻璃的純度和成分加以改進。1970 年， 美國的康寧公司首先研製出符合高琨指標的玻璃纖維。此後， 研製玻璃光纖的熱潮開始了。
玻璃纖維的研製也很早就為貝爾實驗室所重視。由於電子元器件也常用到玻璃， 他們對各種性能的玻璃開發很重視， 而這也恰為後來光通信所用的玻璃纖維打下了基礎。從1967 年開始， 貝爾實驗室成為光纖開發領域的主要研究機構之一。經過艱苦的努力， 他們不但研製出適應光通信的玻璃光纖， 而且開發出生產這種光纖的全套工藝。80 年代初，他們生產的海底光纜抗拉強度達1. 4 ×105 牛頓/ 厘米。
在上個世紀， 人們還夢想發明光電話機， 利用光波束進行信息傳遞。例如， 電話發明人貝爾就在發明電話後著手光通信研究工作。然而， 實用的光通信又過了100 多年才實現。
除了激光器和光纖之外， 產生和傳遞光信號還有許多設備要進行開發， 這也涉及到相關的基礎研究。差不多到了70 年代， 這些工作基本完成了。以貝爾實驗室為例， 他們在1973 年開始進行實驗室內光纖通信實驗； 1975 年， 貝爾實驗室與西方電氣公司合作， 在美國亞特蘭大市進行模擬現場實驗； 1976 年， 貝爾實驗室同伊利諾斯州貝爾電話局合作， 把光纖通信係統安裝在芝加哥市中心， 進行兩個電話局之間的現場試驗。1976 年的試驗經驗收合格後， 於1977 年並入通信網， 正式投入商用服務。此後， 貝爾實驗室和西方電氣公司著手生產成套設備。1980 年， 開始鋪設長達9 ， 800 公裏的遠距離光通信線路。從1983 年開始， 美國電話電報公司( 貝爾實驗室的母公司) 先後完成美國、“西部走廊”( 薩克拉門托――
聖迭戈， 1， 013 公裏) 和“東西走廊”( 費城――芝加哥， 1， 500 公裏) 。這些光纖線路的傳輸容量為每對光纖可載1，
344 話路。1988 年， 貝爾實驗室還研製出世界上第一套全光化的光通信係統。美國電話電報公司預測， 90 年代可建成美國的光纖網絡。
除此之外， 美國電話電報公司還參與了洲際跨洋光纖鋪設。1983 ～1988 年， 美國電話電報公司與國外公司合作完成“TAT-8”海纜係統， 這是大西洋第8 條通信線纜和第一條光纜。光纜全長6 ， 500 公裏， 可同時傳輸37， 800 路話音。線纜能夠可靠地工作25 年。1987 年， 美國電話電報公司與日本公司合作， 又鋪設了美日間跨越太平洋光纜。全長13， 200 公裏， 可同時傳輸40， 000 路話音。這是太平洋上第一條光纜。中國的光通信技術也有一定的發展， 70 年代初就組織有關光纖和相關器件的研製。1974 年， 石英光纖研製成功。1975 年， 實現半導體激光器室溫下連續運行。1976 年， 用全部國產器組裝成光纖通信係統傳輸話音和圖像信號， 這使我國成為少數擁有光纖通信實驗的國家之一。1978 年， 首先在上海的兩個電話局分局鋪設一條1. 8 公裏的光纖線路；
1979 年， 又在北京兩個電話分局之間建立了一條3. 3 公裏的光纖線路。到1990 年底， 中國郵電公用通信網已建成光纜線路5 ， 760 多公裏。1991 年， 中國第一條大容量、長距離光纖幹線――寧漢光纜工程正式投產。這條光纜長979 公裏， 是中國第一條東西大幹線。1990 年， 中國自行研製生產的第一條深水大長度的光纜成功地穿越了長江。為了滿足中國大規模光纖通信幹線的建設， 到2000 年， 中國將形成年產光纖30 萬公裏、光纜3 萬公裏的生產規模。
光纖的用途很廣， 它可用於數據傳輸、光纖製導武器、光計算機等方麵。如今的光纖技術是一個重要的高技術研究領域， 而在通信技術上的嫁接隻是其應用的一個方麵。
除了玻璃光纖之外， 人們甚至研製出塑料光纖， 把光纖技術向更廣闊的領域推廣。
