光通信的起源

一根光纤引发的通信变革

话说早在西周时期，周幽王为博褒姒一笑，点燃了烽火台，戏弄了各路诸侯，最终使得西周灭亡，这应该算是光通信在古代应用的一个典型案例了。

通过烽火传递有无敌人入侵的信息，其实看中了光信号传递特别快的这一特性。

到了1840年，法国的科学家丹尼尔克莱顿做了一个实验，在装满水的水桶上钻个孔，水流便慢慢从孔流出，然后将光照入水流，发现光居然被水流俘获了，光线沿着水流方向，曲折传输。

其实这是一种光折射的现象，直到1950年，英国科学家展示了一种带有很厚包层的光导纤维，并且光线可以在其中传输，这种光导纤维结构和当下用的光纤类似，但是衰耗很大，算是光纤的雏形。

基于以上的原理，人们将光线在可弯曲的光纤中的全反射现象，应用在了医疗行业：医疗内窥镜，也就是我们知道的“胃镜”当中，在较短距离内，通过光导纤维传递图像。但是彼时的光导纤维由于其较大的衰耗，还没有长距通信的这种应用概念。

一直到1966年，华裔科学家高琨发表论文，他预测：当光纤的衰耗低于20dB/KM时，光纤长距通信即可成功(当时的光纤衰耗为1000dB/KM)。

并且，他也对当时科学界的普遍认识“光在玻璃中会有很大衰减，无法应用于长距通信场景”不以为然，为此做了严谨的科学论述，这为后来光通信的发展带来了革命性的影响。

2009年，高琨因其在光纤通信领域的卓越表现，获得诺贝尔物理学奖，被称为“光纤通信之父”。

时隔四年之后，基于高琨的理论基础，美国康宁公司真的做出了20dB/KM的光纤，证明了光纤长距通信的可能性。

1972年，光纤的衰耗降低至4dB/KM;1974年，降低至1.1dB/KM;1979年，降低至0.2dB/KM;时至今日，光纤的衰耗正在向着0.1dB/KM的大关不断逼近。

如今，世界已经进入全光纤时代，光纤的出现，使得全世界走进地球村这一设想成为可能。同样，高清视频，AR/VR，IOT，无人驾驶等应用，对网络容量和传输稳定性要求越来越高，光纤通信犹如社会的血脉，使得人类在信息时代的汪洋大海中乘风破浪。

光通信的发展

WDM引发光通信网络的变革

光通信的发展史，其实就是复用技术的发展史。

当使用光纤作为通信介质之后，有效地克服了通信距离的问题，那么面临的问题是如何在有限的光纤资源中，传输更多的信息量。

光纤通信中的TDM,OTDM及WDM等复用技术，则是提供大容量高带宽通信的最佳方式。

时间回到30年前，在1G,2G,3G时代，通信传输的内容主要以语言,文本及图片为主，对通信传输容量的需求不大，光纤中的传输复用技术以TDM时分复用为主。

到了4G，5G时代，通信传输的内容主要以高清视频及万物互联为主，对通信传输容量的需求不断增大。不同时代及其对应的光通信复用技术见下图：

传统的TDM技术虽然比较成熟,但是由于电子器件瓶颈的影响很难进一步提升单根光纤的传输容量，利用TDM技术已经将单根尾纤速率提升至10Gbit/s，继续通过TDM技术提升线路容量的方式虽然可行，但是成本又过高了。

于是，如何提升光通信系统传输容量的研究就分为了两个方向----OTDM与WDM。而OTDM由于其复杂性以及WDM的优越性，使得WDM技术成为光通信未来发展的必然趋势。

(OTDM技术实现复杂容量提升有限，现阶段还不成熟，目前适用于实验室研究所)

早在1995年，由美国AT&T公司和法国的Alcatel公司在非洲投资的海底光缆光通信系统，全长超过40000KM，环绕40个国家，采用WDM和光放技术，信道数量16波，单波2.5Gbit/s,总速率为16*2.5=40Gbit/s，可以提供语音、数据、图片及视频传输的业务，这是WDM复用技术在光通信网络中的最早一批商用。

人类经济的发展促使对通信需求的急剧增长，新技术革命的浪潮是社会进步的一大驱动力，WDM技术经过多年的摸爬滚打，在人类社会通信需求的牵引下不断优化自身，为各行各业保驾护航。

以上内容，是光通信在过去曲折探索中走过的道路，相信大家会有一些共鸣。那么继往开来，光通信的明天会在哪些方面取得新的突破?

让我们拭目以待。