Die Geschichte der Glasfaserkommunikation
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Seit der Antike hat sich die Nachfrage nach Fernkommunikation zwischen Menschen nie verringert. Nach dem Lauf der Zeit, vom Beacon zum Telegraph und dann zum offiziellen Dienst des ersten Koaxialkabels im Jahr 1940 haben sich die Komplexität und Präzision dieser Kommunikationssysteme kontinuierlich verbessert. Jede dieser Kommunikationsmethoden hat jedoch ihre Grenzen. Obwohl die Verwendung von elektrischen Signalen zur Übertragung von Informationen schnell ist, erfordert der Übertragungsabstand aufgrund der einfachen Abschwächung elektrischer Signale eine große Anzahl von Repeatern. Obwohl die Mikrowellenkommunikation Luft als Medium verwenden kann, ist sie auch durch die Carrier -Frequenz begrenzt. Erst bis zur Mitte des Jahrhunderts erkannte die Menschen, dass die Verwendung von Licht zur Übertragung von Informationen viele bedeutende Vorteile bringen könnte, die in der Vergangenheit nicht vorhanden waren.
Zu diesem Zeitpunkt gab es jedoch keine sehr kohärenten Lichtquellen oder geeigneten Medien für die Übertragung optischer Signale, sodass die optische Kommunikation immer ein Konzept war. Erst in den 1960er Jahren löste die Erfindung des Lasers das erste Problem. In den 1970er Jahren entwickelten Corning Glass Works qualitativ hochwertige optische Dämpfungsfasern, um das zweite Problem zu lösen. Zu diesem Zeitpunkt war die Dämpfung von in optischen Fasern übertragenen Signalen erstmals niedriger als der 20 -Kilometer -Schwellenwert (20 dB\/km), der vom Vater der optischen Faserkommunikation, Gao Kun, vorgeschlagen wurde, was die Möglichkeit optischer Fasern als Kommunikationsmedien beweist. Gleichzeitig wurden Halbleiterlaser mit Galliumarsenid (GAAs) als Material aufgrund ihres geringen Vorteils auch in Glasfaserkommunikationssystemen erfunden und weit verbreitet. 1976 wurde das erste Glasfaserkommunikationssystem mit einer Geschwindigkeit von 44,7 Mbit\/s in einer unterirdischen Pipeline in Atlanta, USA, geboren.
Nach einem Fünfjahreszeitraum für Forschung und Entwicklung wurde 1980 das erste kommerzielle Glasfaserkommunikationssystem eingeführt. Dies ist das erste Glasfaserkommunikationssystem in der Human-Geschichte, das Galliumarsenidlaser mit einer Wellenlänge von 800 Nanometern verwendet, um die Lichtquelle mit einer Übertragungsrate von 45 MB\/s (Bits pro Sekunde) zu erhöhen.
Die zweite Generation von kommerziellen Glasfaserkommunikationssystemen wurde auch Anfang der 1980er Jahre entwickelt, wobei InGaAs -Laser mit einer Wellenlänge von 1300 Nanometern verwendet wurden. Obwohl frühe Glasfaserkommunikationssysteme von Dispersionsproblemen beeinflusst wurden, überwand die Erfindung von Single-Mode-Faser im Jahr 1981 dieses Problem. Bis 1987 hatte die Übertragungsrate eines kommerziellen Glasfaserkommunikationssystems 1,7 GB\/s erreicht, fast vierzig Mal schneller als die Geschwindigkeit des ersten Glasfaserkommunikationssystems. Das Problem der gleichzeitigen Übertragungsleistung und der Signalschwächung wurde ebenfalls erheblich verbessert, wodurch ein Repeater das Signal in Intervallen von 50 Kilometern verbessert hat. In den späten 1980er Jahren war die Geburt von EDFA ein Meilensteinereignis in der Geschichte der optischen Kommunikation. Es ermöglichte das direkte optische Relais in der Glasfaserkommunikation, wodurch die Hochgeschwindigkeitsübertragung von Ferngeschwindigkeiten möglich ist und zur Geburt von DWDM führte.
Das Glasfaserkommunikationssystem der dritten Generation verwendet Laser mit einer Wellenlänge von 155 0 Nanometern als Lichtquelle, und die Signalschwächung wurde auf {0. 2 Dezibels pro Kilometer (0,2 dB\/km) reduziert. Zuvor hatten Faser -Optikkommunikationssysteme mit Galliumarsenid -Indium -Phosphidlasern häufig Probleme mit der Ausbreitung von Impulsen aufgetreten, aber Wissenschaftler haben eine hervorragende Dispersionsverschiebung der Fasern entwickelt, um diese Probleme zu lösen. Diese Fasern haben bei der Übertragung von 1550 Nanometer -Lichtwellen fast keine Dispersion, da sie das Laserspektrum auf einen einzelnen Längsmodus begrenzen können. Diese technologischen Durchbrüche haben es ermöglicht, die Übertragungsrate des Glasfaserkommunikationssystems der dritten Generation zu erreichen, und der Abstand zwischen Repeatern kann bis zu 100 Kilometer erreichen.
Das Glasfaserkommunikationssystem der vierten Generation führt optische Verstärker ein, um die Notwendigkeit von Repeatern weiter zu verringern. Darüber hinaus erhöht die Wellenlängenabteilung Multiplexing (WDM) -Technologie die Übertragungsraten signifikant. Die Entwicklung dieser beiden Technologien hat zu einem signifikanten Sprung in der Kapazität von Glasfaserkommunikationssystemen geführt und sich alle sechs Monate verdoppelt. Bis 2001 hatte es eine erstaunliche Geschwindigkeit von 10 TB\/s erreicht, was in den 1980er Jahren das 200 -fache von Faserkommunikationssystemen beträgt. In den letzten Jahren hat sich die Übertragungsrate weiter auf 14 TB\/s erhöht und erfordert nur einen Repeater alle 160 Kilometer.
Der Schwerpunkt der Entwicklung des Glasfaserkommunikationssystems der fünften Generation liegt auf der Erweiterung des Wellenlängen -Betriebsbereichs des Multiplexer der Wellenlängenabteilung. Der traditionelle Wellenlängenbereich, der allgemein als 'C -Band' bekannt ist, liegt zwischen 1530 Nanometern und 1570 Nanometern, während sich das Band mit niedrigem Verlust von trockenen Fasern in der neuen Band auf zwischen 1300 Nanometern und 1650 Nanometern erstreckt. Eine andere sich entwickelnde Technologie ist die Einführung des Konzepts der optischen Solitonen, die die nichtlinearen Wirkungen von optischen Fasern nutzen, um es Impulsen zu ermöglichen, der Dispersion zu widerstehen und ihre ursprüngliche Wellenform aufrechtzuerhalten.
Von 1990 bis 2000 wuchs die optische Faserkommunikationsindustrie aufgrund der Auswirkungen des Internetschaums erheblich. Darüber hinaus überschreiten einige aufstrebende Netzwerkanwendungen, wie z. B. Video on Demand, das Wachstum der Internetbandbreite sogar über die Erhöhung der Transistoren in integrierten Schaltungschips, die nach dem Gesetz von Moore erwartet werden. Von der Ausbrüche des Internetschaums bis 2006 hat die optische Faserkommunikationsindustrie ihr Leben durch die Konsolidierung von Unternehmen und die Kostensenkung durch Outsourcing fortgesetzt.
