OFweek光通訊網(wǎng)訊 1966年，在英國(guó)工作的中國(guó)人高錕與英國(guó)人霍克曼共同提出用玻璃纖維作為光傳輸介質(zhì)的科學(xué)設(shè)想。他們認(rèn)為，電可以沿著導(dǎo)電的金屬線遠(yuǎn)距離傳輸，光也可以沿著導(dǎo)光的玻璃纖維傳輸，由此產(chǎn)生了低損耗的光導(dǎo)纖維(簡(jiǎn)稱(chēng)光纖)的概念。當(dāng)時(shí)玻璃纖維的傳輸損耗為1000dB/km，用于醫(yī)學(xué)技術(shù)的短距離直接圖像傳輸。他們認(rèn)為玻璃纖維的損耗是可以減小的，如果能降到20dB/km以下，就可用于通信。許多國(guó)家開(kāi)始從事這方面研究。

　　1970年，美國(guó)康寧公司研制成功了損耗小于20dB/km(633nm)的石英單模光纖。1972年康寧又把光纖的損耗降到7dB/km。1973年貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明的MCVD法制造光纖，使光纖的損耗又降到2.5dB/km。

　　1970年，美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室研制成功室溫下連續(xù)振蕩的GaAlAs半導(dǎo)體激光器。與早期發(fā)明的紅寶石激光器和氣體激光器相比，半導(dǎo)體激光器體積小，耗電少，又能直接用電流調(diào)制，使用極為方便，為光纖通信找到了合適的光源。但是，初期的半導(dǎo)體激光器壽命很短，只有幾個(gè)小時(shí)。此后，各國(guó)不懈努力，各種實(shí)用的激光器相繼問(wèn)世。1976年日本NTT和美國(guó)麻省理工學(xué)院又研制出InGaAsP長(zhǎng)波長(zhǎng)激光器。1977年貝爾實(shí)驗(yàn)室研制成功了室溫下壽命為100萬(wàn)小時(shí)的GaAlAs激光器，為光纖通信的商用化奠定了基礎(chǔ)。

　　1976年美國(guó)首先在亞特蘭大成功地進(jìn)行了44.736Mb/s傳輸10km的光纖通信系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，使光纖通信向?qū)嵱没~出了第一步。

　　1977年美國(guó)在芝加哥兩個(gè)電話局之間開(kāi)通世界上第一個(gè)使用多模光纖商用光纖通信系統(tǒng)(距離7KM，波長(zhǎng)850nm，速率44.736Mb/s)。之后日本、德國(guó)、英國(guó)也先后建起了光纜線路。1979年單模光纖通信系統(tǒng)也進(jìn)入了現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)。以后光纖通信在全世界飛速發(fā)展起來(lái)。

　　二、光纖的技術(shù)進(jìn)步之路

　　光纖通信商用化以來(lái)，由于市場(chǎng)需求和技術(shù)進(jìn)步的推動(dòng)，光纖品種和特性及應(yīng)用經(jīng)歷了下述三個(gè)重要發(fā)展階段。

　　1、多模光纖(第一窗口、第二窗口)

　　1972-1981年間是多模光纖研發(fā)和應(yīng)用期。前期第一個(gè)使用的波長(zhǎng)是850nm，稱(chēng)為第一窗口。先開(kāi)發(fā)使用階躍型多模光纖。接著開(kāi)發(fā)了A1a類(lèi)梯度多模光纖(50/125)，其衰減3.0-3.5dB/km，帶寬200-800MHz·km，數(shù)值孔徑0.20±0.02或0.23±0.02；以后又開(kāi)發(fā)使用A1b類(lèi)梯度多模光纖(62.5/125)，其衰減3.0-3.5dB/km，帶寬100-800MHz·km,數(shù)值孔徑0.275±0.015。這兩種光纖與850nm附近波長(zhǎng)LED(發(fā)光二極管)相配合，形成光通信系統(tǒng)。LED光譜寬度40nm，注入光功率5或20μW，最大比特速度5或60Mb/s。

　　70年代末到80年代初，又開(kāi)發(fā)了第二窗口(1300nm)。A1a類(lèi)光纖衰減0.8-1.5dB/km，帶寬200-1200MHz·km；A1b類(lèi)光纖衰減0.8-1.5dB/km，帶寬200-1000MHz·km。與它們相配合使用的是高輻射LED，其光譜寬度120nm，注入光功率20μW，最大比特率100Mb/s。

　　2、G.652及G.653、G.654單模光纖(第二、三窗口)

　　1982-1992年是G.652及G.653、G.654單模光纖開(kāi)始大規(guī)模應(yīng)用期，打開(kāi)了光纖的第二窗口(1310nm)和第三窗口(1550nm)。1973-1977年世界各大光纖制造商開(kāi)發(fā)了各種先進(jìn)的預(yù)制棒生產(chǎn)工藝?？祵庨_(kāi)發(fā)出OVD技術(shù)；日本的NTT、住友、古河、藤倉(cāng)等聯(lián)合開(kāi)發(fā)出VAD技術(shù)；朗訊改善了MCVD技術(shù)；荷蘭菲力浦開(kāi)發(fā)了PCVD技術(shù)。1982年由美國(guó)開(kāi)始，日、德等國(guó)家緊跟，世界上開(kāi)始大量建設(shè)G.652單模光纖長(zhǎng)途工程。單模光纖市場(chǎng)需求大增刺激了其大規(guī)模生產(chǎn)。這時(shí)康寧的OVD進(jìn)一步提高了沉積速率，VAD、MCVD、PCVD都外加套管來(lái)作為增大預(yù)制棒的措施。以后各家都照著兩步法的混合工藝來(lái)加大預(yù)制棒。90年代法國(guó)阿爾卡特開(kāi)發(fā)了APVD技術(shù)(MCVD+等離子噴涂工藝)。各大光纖制造商制造技術(shù)的重大進(jìn)步，為常規(guī)單模光纖的廣泛應(yīng)用創(chuàng)造了更好的條件。1984年開(kāi)始用第三窗口(1550nm)。1984年CCITT發(fā)布G.651和G.652標(biāo)準(zhǔn)。到1985年，G.652光纖1310nm損耗已達(dá)0.35dB/km，1550nm損耗已達(dá)0.21dB/km。

　　1985年日本、美國(guó)研發(fā)的G.653色散位移光纖商用化，其特點(diǎn)是把零色散點(diǎn)從第二窗口移到第三窗口，1550nm波長(zhǎng)不僅損耗最低，而且色散也最小，1988年CCITT發(fā)布G.653標(biāo)準(zhǔn)。此光纖大量用于日本的通信干線。90年代初，摻鉺光纖放大器(EDFA)開(kāi)始商用化促使密集波分復(fù)用(DWDM)提上議事日程。但G.653光纖在1550nm波長(zhǎng)處的零色散造成DWDM系統(tǒng)波道間的非線性干擾十分嚴(yán)重，因而沒(méi)在世界上推廣開(kāi)來(lái)。1995年我國(guó)建設(shè)京九光纜工程，24芯纖中用了六根G.653光纖，一直沒(méi)開(kāi)通，以后我國(guó)也沒(méi)用G.653光纖。

　　這一時(shí)期還產(chǎn)生了一種截止波長(zhǎng)移位的光纖，它在1550nm處不但損耗低，而且微彎損耗小，適合使用光放大器的長(zhǎng)途干線系統(tǒng)和海底光纜系統(tǒng)，CCITT1988年發(fā)布G.654標(biāo)準(zhǔn)。

　　3、光纖通信窗口全打開(kāi)，光纖特性大進(jìn)展

　　1993-2006期間光纖通信窗口擴(kuò)展到4、5窗口及S波段，光纖通信窗口全打開(kāi)，新開(kāi)發(fā)四種新品種光纖，光纖特性更趨完善。

　　3.1 非零色散位移單模光纖(第三、第四窗口)

　　為抑制密集波分復(fù)用(DWDM)系統(tǒng)中的四波混頻(FWM)和交叉相位調(diào)制(XPM)，減小光通道間的非線性干擾，非零色散位移光纖(WZDSF)在1993年問(wèn)世了。先是朗訊推出真波光纖，接著康寧推出了大有效面積LEAF光纖。這些光纖一開(kāi)始工作在第三窗口，即C波段(1530-1565nm)，1995年后擴(kuò)展到第四窗口，即L波段(1565-1625nm)。1996年ITU-T制定了G.655標(biāo)準(zhǔn)。1998后在全世界得到廣泛應(yīng)用。以后光纖特性逐漸提高，標(biāo)準(zhǔn)也在不斷趨向完善。

　　3.2 低水峰單模光纖G.652C(第五窗口)

　　朗訊1998年推出了全波光纖即低水峰光纖，使1383nm的水峰幾乎不存在(衰減〈0.31dB/km〉，打開(kāi)了光纖的第五窗口，即E波段(1360-1460nm)。中國(guó)1999年開(kāi)始用全波光纖做光纜，用于九江電信。2000年ITU-T制定了G.652C標(biāo)準(zhǔn)。2001年康寧做出了低水峰光纖。2002年G.652C光纖在全世界推廣開(kāi)來(lái)。從此單模光纖從1260nm至1625nm波長(zhǎng)范圍內(nèi)，具有優(yōu)異的衰減性能。2002年5月ITU-T對(duì)于單模光纖通信系統(tǒng)光波段劃分為O、E、S、C、L、U。多模光纖850nm稱(chēng)為第一窗口，單模光纖O帶為第2窗口，C帶稱(chēng)第3窗口，L帶為第4窗口，E帶為第5窗口。把多模光纖和單模光纖的通信波段匯總起來(lái)可列出下表。

　　光纖的傳輸損耗和波長(zhǎng)關(guān)系

　　單模光纖從O→L波帶傳輸信號(hào)，U帶傳送維護(hù)信號(hào)。