光纖通信，作為20世紀(jì)人類(lèi)社會(huì)所取得的最偉大的技術(shù)成就之一，是人類(lèi)邁向信息化時(shí)代的重要基石。誠(chéng)如《科學(xué)美國(guó)人》雜志曾評(píng)價(jià)說(shuō)的那樣:“光纖通信是二戰(zhàn)以來(lái)最有意義的四大發(fā)明之一。如果沒(méi)有光纖通信，就不會(huì)有今天的互聯(lián)網(wǎng)和通信網(wǎng)絡(luò)?！比绻麤](méi)有光纖通信的發(fā)明，就沒(méi)有今天的信息社會(huì)，我們就無(wú)法享受今天的光寬帶和移動(dòng)互聯(lián)生活。我們來(lái)簡(jiǎn)單回顧一下光纖發(fā)展的歷史，謹(jǐn)以此紀(jì)念那些在這個(gè)進(jìn)程中做出杰出貢獻(xiàn)的偉大的科學(xué)家和技術(shù)大咖們。

1841年左右，兩位科學(xué)家 DanielColladon和Jacques Babinet 在巴黎幾乎是同一時(shí)間最先提出可以依靠光折射現(xiàn)象來(lái)引導(dǎo)光線的理論，并在皇家學(xué)會(huì)演講廳用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了演示:在裝滿水的木桶上鉆個(gè)孔，然后將光照入水流中，光就被彎彎曲曲的水線俘獲了，沿著水桶流出的水的細(xì)流向前傳輸。

1870年，英國(guó)物理學(xué)家John Tyndall在其出版的書(shū)籍中提出，全內(nèi)反射特性是光的自然屬性。同時(shí)書(shū)中還進(jìn)一步說(shuō)明了，光線從空氣射入水中以及從水中射入空氣時(shí)的不同，他指出，當(dāng)光線由水中射入空氣時(shí)，如果角度大于48度(與法線之間的夾角，這一角度的精確值是48°27’)，那么光線將無(wú)法“逃出”水面，光線會(huì)在界面處被完全反射。

1880年，亞歷山大·貝爾(AlexanderGrahamBe11)發(fā)明了“光話機(jī)”貝爾將太陽(yáng)聚成一道極為狹窄的光束，照射在很薄的鏡子上，當(dāng)人們發(fā)出聲音的“聲波”讓這面薄鏡產(chǎn)生振動(dòng)時(shí)，“反射光”強(qiáng)度的變化使得感應(yīng)的偵測(cè)器產(chǎn)生變動(dòng)，改變“電阻”值。而接收端則利用變化的“電阻”值產(chǎn)生電流，還原成原來(lái)的“聲波”。

1887年，英國(guó)科學(xué)家CharlesVernonBoys在一根加熱過(guò)的玻璃棒附近放了一張弩，當(dāng)玻璃棒足夠熱時(shí)，把箭射出去，箭帶動(dòng)熱玻璃在實(shí)驗(yàn)室里拉出了一道長(zhǎng)長(zhǎng)的纖細(xì)的玻璃纖維。玻璃絲越來(lái)越細(xì)，成為了光纖，人類(lèi)又前進(jìn)了一大步。

1938年，美國(guó)歐文斯伊利諾斯(0wens-I1linois，簡(jiǎn)稱(chēng)0-)公司與日本日東紡績(jī)公司終于可以生產(chǎn)玻璃長(zhǎng)纖維了。當(dāng)然這個(gè)時(shí)候生產(chǎn)的光纖只有現(xiàn)代意義上的光纖的纖芯部分，會(huì)引起光泄漏，光甚至?xí)恼掣皆诠饫w上的油污泄漏出去，但標(biāo)志著人類(lèi)生產(chǎn)玻璃纖維的能力有了長(zhǎng)足進(jìn)步。

1950年左右，印度人N.S.Kapany和H.H.Hopkins 研究出了帶有包層的光纖。N.S.Kapany和H.HHopkins 向世人展示的光纖與我們今天使用的光纖在結(jié)構(gòu)上可以說(shuō)是一模一樣的，這種雙層結(jié)構(gòu)在“光的全反射”效應(yīng)的作用下，實(shí)現(xiàn)了光的傳輸，這使得圖像在光纖中的傳導(dǎo)表現(xiàn)大大提升。第一本光纖相關(guān)的書(shū)籍是由他所寫(xiě)，他甚至在1960年《科學(xué)美國(guó)人》雜志上創(chuàng)造了“光纖”一詞。正是因?yàn)檫@些突破性的成就，N.S.Kapany 后來(lái)被人們稱(chēng)為是“光纖之父”。

1956年，在研制內(nèi)窺鏡的過(guò)程中，LawrenceE.Curtiss制造出了第一根采用玻璃為包層的光纖。同年美國(guó)密歇根大學(xué)的一位學(xué)生也制作出了玻璃包層光纖，他用一個(gè)折射率低的玻璃管熔化到高折射率的玻璃棒上。光纖發(fā)展至此，無(wú)論在結(jié)構(gòu)上還是在材質(zhì)構(gòu)造上，與當(dāng)今我們使用的光纖基本上已經(jīng)完全一樣了。玻璃包層很快成為標(biāo)準(zhǔn)，塑料包層也相繼出現(xiàn)。

1963年，日本科學(xué)家西澤潤(rùn)一提出了使用光纖進(jìn)行通信的概念。此外，他發(fā)明的一些技術(shù)，如激光二極管(laser diode)，對(duì)光纖通信的發(fā)展起到了非常大的推進(jìn)作用。在1964年他發(fā)明了漸變折射率光學(xué)纖維(graded-indexopticalfiber)，這種光纖使用半導(dǎo)體激光器在一個(gè)通道中可實(shí)現(xiàn)低損耗的長(zhǎng)距離傳輸。1966年7月，英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)電信實(shí)驗(yàn)室(STL)的英籍華人高錕(CharlesK.Kao)博士和他的伙伴G.A.Hockham，在英Proc.IEE(London)雜志上共同發(fā)表了一篇題為《光頻率介質(zhì)纖維表面波導(dǎo)》的論文。在論文中，高錕明確提出，只要解決了玻璃的純度和成分等問(wèn)題，就可以將玻璃制作成損耗低于20dB/km 光纖，用于通信。這篇論文，指出了利用光纖進(jìn)行信息傳輸?shù)目赡苄院图夹g(shù)途徑，莫定了現(xiàn)代光通信--光纖通信的基礎(chǔ)。

1974年8月8日，趙梓森等同志起草了武漢郵科院“關(guān)于開(kāi)展光導(dǎo)纖維的研制工作的報(bào)告”一文，明確提出了以石英光纖為媒介、半導(dǎo)體激光器為光源、脈沖編碼為調(diào)制方式的光纖激光通信系統(tǒng)的技術(shù)路線。國(guó)務(wù)院科技辦公室同意將該項(xiàng)目列為國(guó)家項(xiàng)目(后來(lái)被列入國(guó)家“五五”計(jì)劃重點(diǎn)趕超科研項(xiàng)目，郵電部科技委也將其列入了“郵電部十年科研規(guī)劃”)，為我國(guó)開(kāi)展光纖通信研究的探索邁出了十分可喜的一步。

1976年，美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室在華盛頓到亞特蘭大之間開(kāi)通了世界第一條實(shí)用的光纖通信線路，采用了西方電氣公司制造的含有144根光纖的光纜。線路速率為44.7Mbit/s,采用波長(zhǎng)為850nm的紅外光,使光纖通信向?qū)嵱没~出第一步。

1977年，中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽所張英華等科學(xué)家利用自己建立的MCVD氣相沉積系統(tǒng)在國(guó)內(nèi)最先成功制備了損耗為14dB/km(0.85um)、光纖長(zhǎng)度達(dá)公里級(jí)的梯度型多模光纖。同年11月，中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽所研制的多模漸變型P0--Si0,系光波導(dǎo)纖維，分別在郵電部武漢郵電科學(xué)研究院、第四機(jī)械工業(yè)部電子 34所和中國(guó)科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所進(jìn)行光纖通信試驗(yàn)，并獲成功，在我國(guó)首次實(shí)現(xiàn)了在 1km 的光纖上傳送 24路電話、黑白電視、可視電話和彩色電視的實(shí)驗(yàn),傳輸效果良好。

1981年12月31日，中國(guó)第一條實(shí)用化的光纖通信線路在武漢開(kāi)通并網(wǎng)，正式進(jìn)入武漢市市話網(wǎng)試用，“八二工程”宣告成功。所謂“八二工程”，指中國(guó)郵電部和國(guó)家科委確定在武漢建立一條光纜通信實(shí)用化系統(tǒng)，意在通過(guò)實(shí)際使用完成商用試驗(yàn)以定型推廣?！鞍硕こ獭钡慕ǔ桑瑸槲覈?guó)光纖、光纜和系統(tǒng)的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定提供了重要依據(jù)。1985年，長(zhǎng)波長(zhǎng) 34Mb/s光纖通信實(shí)用化系統(tǒng)獲國(guó)家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)、郵電部科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)。此后中國(guó)光纖通信事業(yè)進(jìn)入了發(fā)展快車(chē)道階段。

如今，全球光纖光纜年需求量超過(guò)5億芯公里。這些光纖每天傳輸著海量的數(shù)據(jù)，支撐著整個(gè)人類(lèi)社會(huì)生活方方面面的運(yùn)轉(zhuǎn)和發(fā)展，也為人類(lèi)的文明和進(jìn)步，默默發(fā)揮著巨大的貢獻(xiàn)。

中國(guó)通信學(xué)會(huì)通信線路專(zhuān)委會(huì) 供稿