光通信其實沒你想得那么難

　　隨著科技發(fā)展，人們生活方式在通信方面有了巨大的改變，從原來的無線電通信到有線通信，再到現(xiàn)在的光通信。光通信因為傳輸頻帶寬、通信容量大;傳輸損耗低、中繼距離長等等優(yōu)點被廣泛應用。那么光通信究竟是怎樣實現(xiàn)的呢?

　　歷史上光通信的第一次實現(xiàn)

　　通信史上，波波夫發(fā)送與接收第一封無線電報是在1896年，而以發(fā)明電話而著名的貝爾，在1876年發(fā)明了電話之后，就想到利用光來通電話的問題。1880年，他利用太陽光作光源，大氣為傳輸媒質，用硒晶體作為光接收器件，成功地進行了光電話的實驗，通話距離最遠達到了213米。

　　光通電話實驗中，貝爾用弧光燈或者太陽光作為光源，光束通過透鏡聚焦在話筒的震動片上。當人對著話筒講話時，震動片隨著話音震動而使反射光的強弱隨著話音的強弱作相應的變化，從而使話音信息“承載”在光波上(這個過程叫調制)。在接收端，裝有一個拋物面接收鏡，它把經過大氣傳送過來的載有話音信息的光波反射到硅光電池上，硅光電池將光能轉換成電流(這個過程叫解調)。電流送到聽筒，就可以聽到從發(fā)送端送過來的聲音了。

　　然而，貝爾提出的光通信對于環(huán)境的要求比較高。傳播過程中，可靠持續(xù)的光源和穩(wěn)定的空氣介質嚴重影響光信息的傳輸。真要用光來通信，必須要解決兩個最根本的問題：一是必須有穩(wěn)定的、低損耗的傳輸媒質;另一個問題是必須要找到高強度的、可靠的光源。在此后的幾十年中，由于這兩項關鍵技術沒有得到解決，光通信就一直沒有了新的進展。

　　實驗室巧合促進光通信最重要器件出現(xiàn)

　　“光是沿直線傳播的”這個定律是早在十四世紀元代天文數(shù)學家趙友欽設計的小孔成像實驗就得到了嚴謹?shù)尿炞C。而1870年，英國物理學家廷德爾卻在實驗中觀察到了光沿著曲線傳播了。在一次實驗中，把光照射到盛水的容器內，從出水口向外倒水時，光線也沿著水流傳播，出現(xiàn)彎曲現(xiàn)象，這好象不符合光只能直線傳播的定律。而且還發(fā)現(xiàn)光能沿著從酒桶中噴出的細酒流傳輸，光也順著彎曲的玻璃棒前進。這是為什么呢?難道光線不再直進了嗎?這些現(xiàn)象引起了丁達爾的注意，經過他的研究，發(fā)現(xiàn)這是光的全反射作用，即由于水等介質密度由于比周圍的物質(如空氣)大，即光從水中射向空氣，當入射角大于某一角度時，折射光線消失，全部光線都反射回水中。

　　后來人們造出一種透明度很高、粗細像蜘蛛絲一樣的玻璃絲，當光線以合適的角度射入玻璃纖維時，光就沿著彎彎曲曲的玻璃纖維前進。這就有了光纖的雛形。隨后1966年，英籍、華裔學者高錕博士(K.C.Kao)在PIEE 雜志上發(fā)表論文《光頻率的介質纖維表面波導》，從理論上分析證明了用光纖作為傳輸媒體以實現(xiàn)光通信的可能性，并預言了制造通信用的超低耗光纖的可能性。從這以后光通信世界的大門被完全推開。

　　光通信原理

　　其實，光通信就是一種以光作為信息載體而實現(xiàn)通信的方式。目前由于科技局限，我們的信息主要是以電信號的方式存在，在實現(xiàn)光通信時，首先要將電信號轉換為光信號，通過光纖光纜傳輸后再將光信號轉換成電信號應用，達到信息傳遞的目的。

　　最基本的光纖通信系統(tǒng)由數(shù)據(jù)源、光發(fā)送端、光學信道和光接收機組成。

　　其中數(shù)據(jù)源包括所有的信號源，它們是話音、圖象、數(shù)據(jù)等業(yè)務經過信源編碼所得到的信號;光發(fā)送機和調制器則負責將信號轉變成適合于在光纖上傳輸?shù)墓庑盘?，由于光波在不同光纖里傳輸是衰減不同的特性篩選傳輸光波，目前用過的光波窗口有0.85μm、1.31μm和1.55μm;光學信道包括最基本的光纖，還有中繼放大器EDFA等;光學接收機則用于接收光信號，并從中提取信息，然后轉變成電信號，最后得到對應的話音、圖象、數(shù)據(jù)等信息。

　　光通信現(xiàn)狀

　　基于光通信傳輸頻帶寬、通信容量大、傳輸損耗低、中繼距離長等等優(yōu)點，未來傳輸網絡的最終目標成為構建全光網絡，在接入網、城域網、骨干網完全實現(xiàn)“光纖傳輸代替銅線傳輸”。

　　其中，骨干網是對速度、距離和容量要求最高的一部分網絡，其基本思想是在過去的光傳輸網絡上引入智能控制平面，從而實現(xiàn)對資源的按需分配;而城域網將會成為運營商提供帶寬和業(yè)務和瓶頸，同時，城域網也將成為最大的市場機遇;對接入網來說，F(xiàn)TTH(光纖到戶)是一個長遠的理想解決方案。FTTx的演進路線將是逐漸將光纖向用戶推近的過程，即從FTTN(光纖到小區(qū))到FTTC(光纖到路邊)和FTTB(光纖到公寓小樓)乃至最后到FTTP(光纖到駐地)，當然這將是一個很長的過渡時期。

　　骨干網和城域網已經基本實現(xiàn)了全光化，部分網絡發(fā)展較快的區(qū)域，也實現(xiàn)了部分的接入層的光進銅退。

　　今天，光通信技術已經很成熟，光纖通信已是各種通信網的主要傳輸方式，光纖通信在信息高速公路的建設中扮演著至關重要的角色。我國在光通信方面，得益于三網融合、提速降費等一系列政策增加了光通信設備的大量需求，隨著寬帶中國戰(zhàn)略進程的推進，國內三大電信運營商加快光網城市建設的步伐，我國光通信產業(yè)目前呈現(xiàn)出了高速增長的態(tài)勢。