1.1.3 光纖通信的發展

光纖通信是光通信的主要部分，它的發展經歷了三次技術飛躍。

第一次飛躍，20世紀60年代，標志是光纖和激光器件的誕生。1962年第一個半導體激光器誕生，隨后半導體光檢測器也研究成功。1966年，高錕博士提出光纖理論，證明了充分提純的石英纖維可以用作傳輸媒質，但是當時光纖的衰減超過了1000dB/km。1970年，美國康寧公司成功試驗制造出衰減小于20dB/km的光纖；同年，貝爾實驗室成功實現了可以在室溫下連續工作的砷化鎵半導體激光器（GaAs激光器），標志著實用化的光纖通信的開始。

第二次飛躍，20世紀70年代末，標志是長波長、低衰減窗口的發現和長壽命實用化光電器件的出現。1970年，雙異質結構半導體激光器的發明，使得光源與光檢測器的壽命都達到了10萬小時的實用化水平。1979年，人們發現了光纖1310nm和1550nm新的低損耗窗口，緊接著單模光纖問世，光纖的衰減系數下降到0.5dB/km。這使得光纖通信邁進了實用化階段。1977年，世界上第一個光纖通信系統在美國芝加哥市投入商用。1979年，傳輸衰減降低至0.2dB/km。從20世紀80年代初開始，光纖通信便大步邁向了市場。

第三次飛躍，20世紀90年代初，標志是摻鉺光纖放大器（Erbium-Doped Fiber Amplifier，EDFA）研制成功。1985年，英國南安普頓大學首先成功研制EDFA，即在信號通過的纖芯中摻入了鉺離子Er的光信號放大器。20世紀80年代后期開始，EDFA的研究工作不斷取得重大突破。EDFA的應用不僅解決了光纖傳輸衰減的補償問題，而且為光源的外調制、波分復用器、色散補償元件和光濾波器等一批光網絡器件的應用創造了條件。以上新器件和新技術的應用迅速提高了光纖通信的數字傳輸速率，促成了波分復用技術的實用化，極大地增加了光纖通信的容量。EDFA成為當前光纖通信中應用最廣泛的光放大器件。

從以上的光纖發展史可以看出，光纖容量很大，沒有高速度的激光器和微電子就不能發揮光纖超大容量的作用。目前，電子器件的速率達到Gbit/s量級，高速激光器的出現使光纖傳輸達到Tbit/s量級（1Tbit/s=1024 Gbit/s），人們這才認識到“光纖的發明引發了通信技術的一場革命！”光纖通信全面取代其他有線通信的格局也隨之形成。

我國光纖通信的研究始于20世紀70年代，1977年，國產第一根光纖研制成功；1982年12月31日，我國光纖通信的第一個實用化系統“八二工程”按期全線開通，正式進入武漢市市話網，標志著我國進入光纖數字通信時代；1987年，建成全長244.86km的“漢荊沙工程”（武漢—荊州—沙市），即第一個國產長途光纖通信系統……

從PDH[1]到SDH[2]再到DWDM[3]，光纖傳輸系統的速率從單芯8.448Mbit/s到2.5Gbit/s再到400Gbit/s。經過數十年的努力，我國已經能夠生產光纖通信中主要的有源及無源器件、各類光纖光纜及相關的光纖通信系統，部分技術達到國際先進水平。華為在2018年展示了單波600Gbit/s超高速光傳輸系統，該系統能夠實現400Gbit/s、600Gbit/s的高性能傳輸，單根光纖容量提升到40Tbit/s，傳輸距離提升30%～50%，這3組數據皆是現在通信行業的最高水平。