OFweek光通訊網(wǎng)訊 1966年，在英國工作的中國人高錕與英國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(簡稱光纖)的概念。當(dāng)時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。許多國家開始從事這方面研究。

　　1970年，美國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年貝爾實驗室發(fā)明的MCVD法制造光纖，使光纖的損耗又降到2.5dB/km。

　　1970年，美國貝爾實驗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，只有幾個小時。此后，各國不懈努力，各種實用的激光器相繼問世。1976年日本NTT和美國麻省理工學(xué)院又研制出InGaAsP長波長激光器。1977年貝爾實驗室研制成功了室溫下壽命為100萬小時的GaAlAs激光器，為光纖通信的商用化奠定了基礎(chǔ)。

　　1976年美國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)場試驗，使光纖通信向?qū)嵱没~出了第一步。

　　1977年美國在芝加哥兩個電話局之間開通世界上第一個使用多模光纖商用光纖通信系統(tǒng)(距離7KM，波長850nm，速率44.736Mb/s)。之后日本、德國、英國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)場試驗。以后光纖通信在全世界飛速發(fā)展起來。

　　二、光纖的技術(shù)進(jìn)步之路

　　光纖通信商用化以來，由于市場需求和技術(shù)進(jìn)步的推動，光纖品種和特性及應(yīng)用經(jīng)歷了下述三個重要發(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。前期第一個使用的波長是850nm，稱為第一窗口。先開發(fā)使用階躍型多模光纖。接著開發(fā)了A1a類梯度多模光纖(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；以后又開發(fā)使用A1b類梯度多模光纖(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，又開發(fā)了第二窗口(1300nm)。A1a類光纖衰減0.8-1.5dB/km，帶寬200-1200MHz·km；A1b類光纖衰減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單模光纖開始大規(guī)模應(yīng)用期，打開了光纖的第二窗口(1310nm)和第三窗口(1550nm)。1973-1977年世界各大光纖制造商開發(fā)了各種先進(jìn)的預(yù)制棒生產(chǎn)工藝?？祵庨_發(fā)出OVD技術(shù)；日本的NTT、住友、古河、藤倉等聯(lián)合開發(fā)出VAD技術(shù)；朗訊改善了MCVD技術(shù)；荷蘭菲力浦開發(fā)了PCVD技術(shù)。1982年由美國開始，日、德等國家緊跟，世界上開始大量建設(shè)G.652單模光纖長途工程。單模光纖市場需求大增刺激了其大規(guī)模生產(chǎn)。這時康寧的OVD進(jìn)一步提高了沉積速率，VAD、MCVD、PCVD都外加套管來作為增大預(yù)制棒的措施。以后各家都照著兩步法的混合工藝來加大預(yù)制棒。90年代法國阿爾卡特開發(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、美國研發(fā)的G.653色散位移光纖商用化，其特點是把零色散點從第二窗口移到第三窗口，1550nm波長不僅損耗最低，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，因而沒在世界上推廣開來。1995年我國建設(shè)京九光纜工程，24芯纖中用了六根G.653光纖，一直沒開通，以后我國也沒用G.653光纖。

　　這一時期還產(chǎn)生了一種截止波長移位的光纖，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，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，新開發(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〉，打開了光纖的第五窗口，即E波段(1360-1460nm)。中國1999年開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來。從此單模光纖從1260nm至1625nm波長范圍內(nèi)，具有優(yōu)異的衰減性能。2002年5月ITU-T對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稱為第一窗口，單模光纖O帶為第2窗口，C帶稱第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可列出下表。

　　光纖的傳輸損耗和波長關(guān)系

　　單模光纖從O→L波帶傳輸信號，U帶傳送維護(hù)信號。