在全球網絡建設如火如荼的今天，大到國家信息高速公路，小到光纖入戶，現代的信息科技已經和光通信技術到了難解難分的程度。設想一下，如果沒有光通信技術，我們(men) 將沒有辦法享受到上網看電影的樂(le) 趣，也享受不到3G、4G，以及5G移動通信帶來的各種便利。也就是說沒有光通信技術的發展，就沒有我們(men) 現在舒適、便利的互聯網生活。由此我們(men) 不禁要問，光通信技術是如何到來的？我國的光纖又有著怎樣的發展故事？ 

　　說到通信技術，其實我國很早以前便有了利用烽火台進行通信的方法。再到後來，還有了可以遠距離觀測的望遠鏡，航海時使用的旗語，以及馬路上使用的交通紅綠燈等工具，這些都被人們(men) 用來傳(chuan) 遞信號或者消息。 

　　但不論是烽火台、望遠鏡，還是交通燈，它們(men) 都是光通信的不同形式，都可以利用大氣來傳(chuan) 播可見光，再由人眼來接收光，獲得其中表達的含義(yi) 。也正因為(wei) 如此，我們(men) 才會(hui) 對它們(men) 如此地熟悉，可是這些並不是真正意義(yi) 上的光通信，真正強大的光通信應該是光纖通信。在這裏，我們(men) 需要知道，光通信指的是一切利用光作為(wei) 載體(ti) 而傳(chuan) 送信息的所有通信方式的總稱；而光纖通信則是單純地依靠光纖來傳(chuan) 送信息的通信方式。 

　　今天，我們(men) 要說的主題便是光纖通信，但在此之前，我們(men) 先來聽聽光纖是怎麽(me) 被發現的。 

　　1870年，英國物理學家廷德爾在實驗中觀察到，把光照射到盛水的容器內(nei) ，從(cong) 出水口向外倒水時，光線也沿著水流傳(chuan) 播，出現彎曲現象，這看起來好像不符合光隻能直線傳(chuan) 播的定律。實際上，這時的光線仍然是沿直線傳(chuan) 播的，隻不過在水流中出現了光反射現象，因而光是以折線的方式前進。 

　　廷德爾觀察到這種的現象，直至1955年才得到實際應用。當時在英國倫(lun) 敦英國學院工作的卡帕尼博士，發明了用極細的玻璃製成的光導纖維。每根細如發絲(si) 的光導纖維是用兩(liang) 種對光的折射率不同的玻璃製成，一種玻璃形成中央中心束線，另一種包在中心束線外麵形成包層。由於(yu) 兩(liang) 種玻璃在光學性質上的差別，光線經一定角度從(cong) 光導纖維的一端射入後，不會(hui) 從(cong) 纖維壁逸出，而是沿兩(liang) 層玻璃的界麵連續反射前進，從(cong) 另一端射出。 

　　因此，對於(yu) 光纖，我們(men) 可以認為(wei) 它是一種由玻璃或塑料製成的纖維，利用光在這些纖維中以全內(nei) 反射原理傳(chuan) 輸的光傳(chuan) 導工具。光纖很細且容易折斷，一般封裝在塑料護套中，使得它能夠彎曲而不至於(yu) 斷裂。 

　　最初，這種光導纖維隻是應用在醫學上，用光纖束組成內(nei) 窺鏡，可以觀察人體(ti) 腸胃內(nei) 的疾病，協助醫生及時做出確切的判斷，但這種光導纖維衰減損耗很大，隻能傳(chuan) 送很短的距離，大約隻有一米左右。 

　　光的損耗程度是用每千米多少分貝為(wei) 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千米1000分貝以上。這也就意味著無論如何，這個(ge) 時期的光纖都不可能應用在通信方麵。因此，當時有很多科學家和發明家認為(wei) 用玻璃纖維通信希望渺茫，紛紛失去了信心，放棄了光纖通信的研究。 

　　就在這種情況下，出生上海的高錕博士，通過在英國標準電信實驗室所作的大量研究的基礎上，對光波通信提出了一個(ge) 大膽的設想。他認為(wei) ，既然電可以沿著金屬導線傳(chuan) 輸，光也應該可以沿著導光的玻璃纖維傳(chuan) 輸。 

　　1966年7月，高錕就光纖傳(chuan) 輸的前景發表了具有重大曆史意義(yi) 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，隻要能設法降低玻璃纖維的雜質，就有可能使光纖的損耗從(cong) 每千米1000分貝降低到每千米20分貝，從(cong) 而有可能用在通信等方麵。這篇論文使許多國家的科學家受到鼓舞，加強了為(wei) 實現低損耗光纖而努力的信心。 

　　到了1970年，世界上第一根低損耗的石英光纖被成功地研製出來，達到了每千米隻有20分貝的傳(chuan) 輸損耗。隨著國外光纖的研究利用，我國也開始了低損耗光纖和光通信的研究工作。 

　　對光纖通信研製來說，有了政策和單位的支持，隻是萬(wan) 裏長征走了第一步。要知道，在當時我國比較落後的生產(chan) 設備和工藝條件下，哪一個(ge) 都是空白，都需要自力更生去解決(jue) 、去突破、去攻關(guan) 。不過，我國的科研人員並沒有氣餒，而是不斷地進行鑽研學習(xi) ，最終在20世紀70年代中期成功研製出了低損耗光纖和室溫下可連續發光的半導體(ti) 激光器。 

　　此外，我國還於(yu) 1979年分別在北京和上海建成了市話光纜通信試驗係統，這比世界上第一次現場試驗隻晚兩(liang) 年多。這些成果成為(wei) 中國光通信研究的良好開端，並使中國成為(wei) 了當時少有的幾個(ge) 擁有光纜通信係統試驗段的幾個(ge) 國家之一。 

　　完成了材料和設備的研製並通過試驗驗證後，接下來就是實用光纖線路的架設了。1981年9月，我國決(jue) 定在武漢建立一條光纜通信實用化係統，想要通過實際使用，完成商用試驗以定型推廣。 

　　與(yu) 研製過程中的試驗線路相比，這項工程最突出的困難有兩(liang) 個(ge) ：一是線路長，要求光纖必須大批量生產(chan) ；二是在長距離傳(chuan) 輸中光纖可能麵臨(lin) 損壞，需要及時查找修複。畢竟，光纖無論是懸於(yu) 空中，還是埋於(yu) 地下，難免會(hui) 發生意外出現斷裂。麵對這些困難，我國的工程師們(men) 一次次不分晝夜地生產(chan) 光纖、隨叫隨到地檢修線路。終於(yu) 在1982年12月31號，中國光纖通信的第一個(ge) 實用化係統按期全線開通，正式進入武漢市市話網，標誌著中國進入光纖數字化通信時代。 

　　隨著“武漢光纜通信工程”的成功完成，我國又先後完成了數十項由短及長的光纖通信架設工程。其中，1993年完成的北京到武漢再到廣州的“京漢廣工程”，全長3046公裏，是當時我國也是世界上最長的架空光纜通信線路，這項工程跨越北京、湖北、湖南、廣東(dong) 等6省市。它的開通，不僅(jin) 有效緩解了京漢廣沿線的通信線路緊張狀況，也對疏通全國光纖通信線路起到了很好的調節作用。 

　　如果我們(men) 用人體(ti) 血液循環係統來做比喻，那麽(me) “京漢廣工程”就相當於(yu) 光纖通信線路的大動脈，要把光纖通信深入到每個(ge) 城市和鄉(xiang) 村，實現光纖入戶，還需要建立數量龐大的分支動脈、小動脈和毛細血管網。 

　　如此一來，單靠全國為(wei) 數不多的幾家單位生產(chan) 相關(guan) 材料和設備顯然是不夠的，必須加強光纖和光電產(chan) 品的產(chan) 業(ye) 化和規模化，進而使我國的光纖產(chan) 業(ye) 得到了鍛煉和加強，最終成為(wei) 世界光纖製造大國。 

　　值得注意的是，在大力發展光纖產(chan) 業(ye) 的同時，我國光通信技術的研發工作也並沒有鬆懈，而是取得了很多突破性進展。 

　　2019年2月，我國科研人員首次實現1.06 Pbit/s超大容量單模多芯光纖光傳(chuan) 輸係統實驗，通俗一點來說，這項技術可以實現一根光纖上近300億(yi) 人同時通話，它的成功標誌著我國在“超大容量、超長距離、超高速率”光通信係統研究領域邁向了新的台階。 

　　根據專(zhuan) 家的介紹，這次實驗采用的傳(chuan) 輸介質是我國自主研製的一種單模19芯的特種光纖，相比此前單模7芯光纖，傳(chuan) 輸能力增強了很多，傳(chuan) 輸容量是目前商用單模光纖傳(chuan) 輸係統最大容量的10倍，可以在1秒之內(nei) 傳(chuan) 輸約130塊1TB硬盤所存儲(chu) 的數據。相比2017年實現的560Tb/s的光傳(chuan) 輸係統實驗，容量幾乎倍增，而在材料上，這次實驗采用的也是我國自主研發的矽基材料芯片。 

　　總的來說，光通信作為(wei) 主要通信網，不論是互聯網，還是移動通信等信息，都需要通過基站收集後給光通信係統進行遠距離傳(chuan) 輸，隨著未來數據通信的爆炸式增長，現有基礎網絡壓力將越來越大，因此這次實驗的突破為(wei) 我國光通信的發展緩解了數據傳(chuan) 輸壓力，為(wei) 5G時代的到來做了充分的準備。 



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