光通信的发明与发展

光控制通信的出现早于无线电通信。波波夫在1896年发送和接收了第一份无线电报，早在1880年，美国电话发明者贝尔就研究并成功发送和接收了光学电话。1881年，贝尔宣读了一篇题为《光在声音产生和再现中的应用》的论文，并报道了他的光学电话设备。从1930年到1932年，日本在东京的日本电报公司和每日通讯社之间实现了3.6公里的光通信，但是在浓雾和大雨中效果很差。在第二次世界大战期间，光学电话发展成红外线电话，这是肉眼看不见的，更有利于保密。

尽管光通信出现得很早，但在现代科学技术的发展中，它远不如无线电通信那样迅速和广泛。这主要是因为早期的光通信系统没有发现像无线电波那样的相干光频率电磁波，因此通信质量不高。

激光出现后，光通信的出现发生了根本性的变化。像普通的无线电波一样，激光可以被调制和解调，各种信号可以被传送到光波中发射，以实现光通信。20世纪60年代，一些实验室使用氦-氖气体激光器来做电视信号和20通道电话的实验。一些公司还为语言频道制作了最大距离为600米的实验通信系统。到20世纪80年代初，激光通信已经进入应用开发阶段。

激光通信的主要障碍是气候因素的影响和大气中信号的衰减。光纤的出现成功地解决了激光大气传输的问题，使激光通信进入了一个稳定的发展阶段。事实上，早在一个世纪前就提出了使用细长纤维导管、光和图像的概念。例如，1854年，英国的廷德尔在英国皇家学会的一次演讲中指出，光可以沿着盛水的弯管反射。他后来用实验证明了这一想法，但由于条件有限，当时他无法进行深入研究。1927年，贝尔德在英国的第一个闪光灯利用光的全反射现象对应时光纤进行了分析成像，并获得了两项专利。1951年，荷兰和英国开始研制软性纤维镜。1953年，荷兰范·赫尔将折射率为1.47的塑料应用于玻璃纤维，形成折射率低于玻璃纤维芯的护套层，从而获得光学绝缘的单纤维。然而，由于塑料涂层不均匀，光能损失太大。

利用光纤进行激光通信的想法是由美籍华人高博士于1966年首次明确提出的，为此他于1979年5月获得了瑞士国王颁发的国际伊利亨通信奖。光纤通信已经引起了所有国家的普遍关注。美国、日本、西德等国家相继开展了这方面的研发工作。

1968年，两家日本公司联合宣布开发一种新型无涂层光纤，称为聚焦光纤，它可以收集和成像。与此同时，美国宣布生产液体纤维，这是由充满应时毛细管的高度透明的液体组成。这两种光纤的光损耗很难降低，实用价值不大。在此期间，美国为提高材料质量做出了巨大努力。康宁公司于1970年首次成功研制出高纯度应时的夹套光纤，每公里损耗20分贝，使非光纤通信的研究向前迈进了一大步。一根光纤可以传输150万部电话和2万台电视。

事实上，光通信系统并不使用单一的光纤，而是由许多聚集在一起的光纤组成的非电缆。1厘米直径的光缆包含近100根光纤。像电缆一样，光缆可以安装在空中，埋在地下或铺设在海底。光缆的出现使激光通信进入了实际应用。1976年，日本开始在大沽附近的奈良县建造世界上第一个使用光缆的光通信实验区。到1978年7月，日本有300个用户。

如果光通信用于地球以外的空间，那就是宇宙激光通信。太空中没有大气和灰尘，激光在太空中的衰减比在大气中要小得多。因此，激光在空间通信中具有优越性和经济性，受到各国的广泛重视。