穿过历史长河的光纤通信发展史

通信光纤，是人类迄今为止发明的最迅速、最有效、使用最广泛的传输介质之一，全球90%以上的信息通信都是由光纤传输的。目前，我国已成为光纤光缆制造大国和使用大国。2023年全年，中国光缆产量高达3.23亿芯公里，相当于绕地球8000多圈。

本文走进光纤通信发展史，了解穿过历史长河的“光通信”。

穿越千年的“光”

3000年前，光是以“火”、“光”能够取暖、照明的实用性自然现象而被人们关注，如《墨经》中“景，光之人，煦若射，下者之人也高；高者之人也下，足蔽下光”，这是公元前450-250年由墨子及其门下弟子所著的对光沿直线传播的科学记载，其中也记录了镜面反射，小孔成像等现象，意味着光学开始萌芽。

西周时期，周幽王为博褒姒一笑，烽火戏诸侯，最终导致西周灭亡，这也算是光通信在古代应用的一个典型案例了。古人通过烽火传递敌人入侵的信息，就是看到了光信号传递快的这一特性。

最早意义上的光纤

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了一个孔，水流便慢慢从孔中流出，然后将光照入水流，发现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。

光纤时代开启

光纤通信从实验室抵达产业的虫洞时刻出现在60年代。彼时的工程师，后来的诺贝尔奖得主高锟发表了具有历史意义的论文。文中分析了造成光纤传输损耗的主要原因，从理论上阐述了有可能把损耗降低到20dB/km的见解，并提出这样的光纤将可用于通信。

在理论指引下，四年之后的1970年，美国康宁公司真的拉出了损耗为20dB/km的光纤，证明光纤作为通信介质的可能性。

与此同时，美国贝尔实验室发明了使用砷化镓（GaAs）作为材料的半导体激光，凭借体积小的优势，大量运用于光纤通信系统中。

1972年，光纤的传输损耗降低至4dB/km。

至此，光纤通信时代正式开启。

中国“追赶者”

第二次光纤革命在1980年代拉开序幕，各发达国家将光纤通信技术大规模地商用。首先是适合于低传输速率34Mbit/s和发光二极管（CED）的G3651多模光纤。随着传输速率的提高和微光二极管的出现，传统的G.652单模光纤得到了广泛的应用。90年代，随着EDFA和WDM技术的广泛应用，新型的光纤非零色散位移单模光纤（NZDSSF），即G.655光纤面世。历经近20年的突飞猛进地发展，光纤通信速率已由1978年的45Mbit/s到目前的40Gbit/s。

虽然中国从70年代就开始了对光纤通信的研究，但在这场与光追赶的比赛中，我们任重而道远。1988年，完成一定科研累积并认识到光纤通信重要性的中国，开始了“八横八纵”大容量光纤通信干线传输网的建设。1996年，首款SDH设备正式进入光传输网产业，意味着光纤通信在中国已不仅是一项政府主导的基础设施建设，而是一条生机盎然、可多元发展的市场赛道。

从2006年至今，通信技术与互联网的发展历经了体系化的剧烈演化。从万物互联的萌芽，移动设备的普及到如今IoT逐渐进入产业和生活，在万物互联这一反复被提及的概念中，“万”与“互联”都为通信网络提出了新的需求；再到业务端的普惠之蜕，产业智能化、智慧工业、企业上云的普及，正在让光纤通信潜入更多企业成为其不可或缺的一部分；最后到通信技术的蝶变，5G的出现、Wi-Fi 6协议的应用，无一不意味着人类在追逐光速的路途中不断向前，作为通信桥梁的重要组成部分，光纤通信也理应有更底层的技术蝶变。

在这种演化之下，我们看到了这个世界对于技术进步的渴望，以及对于技术进步的敏感程度，远超人们想象。

回溯中国光纤通信看似默默无闻的道路，我们也能看到创新的闪烁星光。

“光纤到桌面”

当前，随着GIS、数字孪生、BIM、元宇宙等新技术的不断涌现，传统的局域网络已无法满足各行各业对网络高带宽、高稳定性和低时延提出的越来越高的要求，而光纤通信则能更好地应对未来海量数据以及高速运算要求带来的巨大压力。伴随着全球国家宽带、光网城市的建设浪潮，光纤到桌面已成为大势所趋。

在各种宽带接入技术中，无源光局域网（POL）技术以其容量大、传输距离长、较低成本、全业务支持等优势成为热门技术，并将在未来发挥巨大潜力。

天下网络畅通无阻

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。在持续创新之下全光纤网络的未来，将是一个光联接无所不在的未来。

人类用漫长的时间追逐光，光也向前走了百万光年。

可具象化到生活中时，我们又发现这“百万光年”的距离似乎很短。百年之前，我们只能透过薄薄一片云母，听到光带来的模糊声响。百年之后打开手机、电脑，随处可得的光落在我们掌心，把地球另一端的风景实时放映。

这段追光之旅不会结束，追光者们会继续捕捉光的力量，并以此改变世界。