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江蘇邱成機電有限公司

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按光源特性，可分為激光通信和非激光通信；按傳輸介質(zhì)，可分為大氣激光通信和光纖通信；按傳輸波段，可分為可見光通信、紅外光通信和紫外光通信。光是一種電磁波，其波長通常在1×103～5×10-3微米范圍內(nèi)。光的頻率高，光通信的頻帶寬，通信容量大，抗電磁干擾能力強。激光通信是利用激光傳輸信息的，激光是一種方向性*的相干光；非激光通信是利用普通光源（非激光）傳輸信息的，如燈光通信。大氣激光通信不需要鋪設線路，便于機動，但易受氣候和外界影響，適用于地面近距離通信和通過衛(wèi)星反射進行的球通信。采用激光器作光源的光纖通信，不受外界干擾，保密性好，使用范圍廣，適用于陸上和越洋的遠距離大容量的干線數(shù)字通信。采用發(fā)光管作光源的光纖通信屬非激光通信，適用于近距離、中小容量的模擬或數(shù)字通信。可見光通信是利用可見光（波長0.76～0.39微米）傳輸信息的。早期的可見光通信采用普通光源，如火光通信、燈光通信、信號彈等。由于普通光源散發(fā)角大，通信距離近，只能作為視距內(nèi)的輔助通信。近代的可見光通信有氦氖激光（紅色）通信和藍綠激光通信。紅外光通信是利用紅外線（波長1000～0.76微米）傳輸信息的。紫外光通信是利用紫外線（波長0.39～5×10-3微米）傳輸信息的。通常所說的紅外光通信和紫外光通信均為非激光通信。這種通信所用的設備結(jié)構簡單、體積小、重量輕、價格低，但在大氣信道中傳輸時易受氣候影響，適用于沿海島嶼間的輔助通信。紅外光通信還可用作近距離遙控、飛機內(nèi)廣播和航天飛機內(nèi)宇航員間的通信等。隨著科學技術的發(fā)展，非激光通信已部分地被激光通信所代替。利用烽火、燈光傳輸信息的方式是簡易的可見光通信。1880年，美國人A.G.貝爾發(fā)明了光電話。第二次世界大戰(zhàn)期間，光電話曾在軍事上得到應用，光源是非相干光源，在大氣中傳輸受氣候影響大，可靠性差，通信距離近，通信質(zhì)量差，從而限制了它的發(fā)展和應用。1960年，激光器的問世解決了光通信的光源問題。由于光在大氣信道傳輸時存在的缺點，促使人們轉(zhuǎn)向傳光線路的研究，探索了各種空心式波導管和透鏡式線路，同時也開始了對光纖的研究。1966年，華人科學家高錕曾預言光纖損耗可降低到20分貝／千米以下。1970年，美國康寧玻璃公司生產(chǎn)出損耗為20分貝／千米的光纖，使光通信進入了以光纖為傳輸介質(zhì)的新階段。隨著半導體激光器壽命的不斷延長和光纖損耗的不斷降低，各種類型的光纖通信系統(tǒng)大量投入使用。光纖通信將朝著長波長、單模、超低損耗、密集波分復用、超大容量、相干外差檢測、光集成和不用光電變換的全光通信等方向發(fā)展。 [1]

歷史 語音

烽火臺

新疆呼圖壁縣境內(nèi)的烽火臺

新疆呼圖壁縣境內(nèi)的烽火臺

每當我們提到烽火臺，就會自然而然地想到長城，實際上烽火臺筑在長城沿線的險要處和交通要道上。一旦發(fā)現(xiàn)敵情，便立刻發(fā)出警報：白天點燃摻有狼糞的柴草，使?jié)鉄熤鄙显葡?；夜里則燃燒加有硫磺和硝石的干柴，使火光通明，以傳遞緊急軍情。上圖為新疆呼圖壁縣境內(nèi)的烽火臺，在呼圖壁縣境內(nèi)共有5個烽火臺，其中3個已毀，烽火臺長寬均約4米，高約5米，筑臺年月不詳。

烽火臺通信，源于奴隸制國家在政治和軍事方面對通信的需要。據(jù)歷史記載，早在三千多年前，中國就有了利用烽火臺通信的方法。關于烽火通信有個叫“千金買笑"的故事。故事是這樣的，周朝有個周幽王，這是一個非常殘暴而的君主，他有個愛妃名叫褒姒，長得非常美麗，《東周列國志》中有這樣一段話來形容褒姒：“目秀眉清，唇紅齒白，發(fā)挽烏云，指排削玉，有如花如月之容，傾國傾城之貌。"褒妃雖然很美，但是“從未開顏一笑"。為此，周幽王使出了一個賞格：“誰要能叫娘娘一笑，就賞他一千斤金子"（當時把銅叫金子）。于是有人想出了一個點起烽火戲諸侯的辦法，想換取娘娘一笑，一天傍晚，周幽王帶著愛妃褒姒登上城樓，命令四下點起烽火。臨近的諸侯看到了烽火，以為西戎（當時西方的一個部族）來犯，便領兵趕到城下

救援，但見燈火輝煌，鼓樂喧天。一打聽才知是周幽王為了取樂于娘娘而干的荒唐事兒，各諸侯敢怒不敢言，只好氣憤地收兵回營。褒姒見狀，果然淡然一笑。但事隔不久，西戎果真來犯，雖然點起了烽火，卻無援兵趕到。原來各諸侯以為周幽王又是故伎重演。結(jié)果都城被西戎攻下，周幽王也被殺死了，從此西周滅亡了。

仍相傳的“千金買笑"的故事就是從這兒來的。后來，又有人寫了首詩，諷刺“烽火戲諸侯"之事，詩是這樣的：

良夜頤宮奏管簧，無端烽火燭穹蒼。

可憐列國奔馳苦，止博褒妃笑一場！

這個歷史故事不僅生動的描繪了當時利用烽火臺通信的情況，同時也告戒后人，通信是非常重要的，不論在什么時候也不論是什么人，都不能拿通信當兒戲。

望遠鏡

17世紀中葉，人們發(fā)明了望遠鏡，它使得人們可以看得更遠了。到1791年，法國人發(fā)明了燈信號，此后“燈語"通信在歐洲風靡一時。信號燈、旗語、望遠鏡等目視光通信的手段仍在使用，但是這一切還是原始的光通信，不能算作是真正的光通信。不過，這些原始的光通信由于方便、可靠仍在使用，所以還是有必要了解的，讓我們認識一下望遠鏡吧。

反射望遠鏡

反射望遠鏡

望遠鏡的作用首先是能夠放大遠方物體的張角，人眼的分辨角大約是1分（1分是1度的六十分之一），而望遠鏡能使人眼能看清角距更小的細節(jié)，其次，望遠鏡能將光線集中起來，使人眼看到本看不到的暗弱物體發(fā)出的光線。望遠鏡由物鏡和目鏡兩組鏡頭及其他配件組成。為了減小望遠鏡的像差，物鏡和目鏡通常由多個元件組成。望遠鏡所能收集的大的光束直徑，稱為口徑。所能觀測到的范圍稱為視場，通常以角度來表示。視場大小和目鏡的結(jié)構有關，對于同樣的目鏡視場直徑與放大倍數(shù)成反比：放大率越高，視場越小。

大的光學望遠鏡是2.16米。茫茫宇宙，繁星似沙，但今后10年，人類為天體光譜作的“戶口登記"數(shù)，將超過以往數(shù)百年。因為，人類有了新的“千里眼"———大天區(qū)面積多目標光纖光譜天文望遠鏡，該望遠鏡于2004年建成，安放在北京興隆縣燕山山脈中興隆觀測站，屆時，將大大提升中國天文學研究的地位，使中國恒星和星系的光譜觀測達到水平。

大天區(qū)面積多目標光纖光譜天文望遠鏡（LAMOST）是際上視場和口徑大的天文望遠鏡，長50米、高30米，視場為5度，口徑達4米，一次觀測可達20平方度（整個宇宙空間約有4萬平方度）。通過大天區(qū)面積多目標光纖光譜天文望遠鏡，在21世紀年，人類就可測出天體光譜100萬個。

折射望遠鏡

折射望遠鏡

大的望遠鏡是位于夏威夷的凱克望遠鏡，直徑10米，由36面1.8米的六角型鏡面拼合而成，耗資一億三千萬美元，主要是由美國的一個企業(yè)家凱克捐助修建的，面凱克望遠鏡建造成功后，凱克基金會又投資修建了凱克二號望遠鏡，兩座望遠鏡挨在一起，威力無比；另外的大型望遠鏡有美國國立天文臺位于南北兩半球的兩個八米望遠鏡，一座位于夏威夷，一座位于智利，合稱雙子座望遠鏡；日本人在夏威夷建造了一座八米的稱為昴星團望遠鏡；下世紀歐洲南方天文臺將建成四座八米望遠鏡，組合口徑相當于15米！

大的射電望遠鏡是波多黎各的阿雷西沃無線探測儀，它是我們安放在宇宙間的大的無線電耳朵。該望遠鏡上的巨大的反向鏡的直徑為305米。阿雷西沃探測儀被用來搜尋空中的由外星智能生命發(fā)射來的信號，如果你看過電影《黃金眼》（英美合拍，1995）及《接觸》（美國，1997），就一定不會對它陌生。

旗語

雖然人類社會的文明程度和科學技術得到了很大的提高，但是簡單的利用光傳遞信息的方式仍然在廣泛使用，例如紅黃綠交通信號燈，旗語，電燈發(fā)明之后，又有了利用百葉窗和燈光的燈語。讓我們認識一下旗語。

旗語產(chǎn)生于西方的大航海時代，艦船之間通過旗語來進行聯(lián)絡；各種信號旗仍然在船舶上懸掛。場也使用到了旗語，可以說它也是一種目視光通信的手段。如果你能向F-1賽手像是塞納、舒馬赫、威倫紐夫等高手侃侃有關F1旗語的話題，一定能讓他們刮目相看。

了解F1的旗語吧：

白色旗表示跑道上有緩慢移動的車輛

紅色旗表示比賽已停止

黑色旗表示下次通過修理站時要停車

黃底紅道旗意思是告訴車手跑道較滑

黑白對角旗表示是非運動員行為

黃旗表示有危險

黑白格相間的旗子意思是比賽結(jié)束

藍旗表示有車手正要超車

黑底黃色圓心旗表示有故障

綠色旗表示全程暢通

不論是烽火臺、望遠鏡，還是交通紅綠燈、旗語，它們都是光通信的不同形式，但是它們有一個共同點，就是利用大氣來傳播可見光，由人眼來接收。也正因為如此，我們才會對它們?nèi)绱说厥煜ぃ墒沁@些卻不是真正的意義上的光通信，更不是強大的光通信，真正強大的光通信應該是光纖通信。在這里，應該明確，光通信指的是一切運用光作為載體而傳送信息的所有通信方式的總稱，而不管傳輸所使用的媒質(zhì)是什么；而光纖通信則是單純地依靠光纖作為媒質(zhì)來傳送信息的通信方式。

盡管人類很早就認識到用光可以傳遞信息，比如3000多年前中國就有了用光傳遞遠距離信息的設施——烽火臺；但是，其后的很多年中，光通信幾乎沒有什么發(fā)展；后來又有了用燈光閃爍、旗語等傳遞信息的方法；但是這些都是用可見光進行的視覺通信，是非常原始的光通信方式，不能稱得上是*意義上的光通信。

近100年中，人們?nèi)匀粵]有對光通信失去興致，就連大發(fā)明家貝爾（BELL）也嘗試著用光來打電話，這被認為是近代光通信的開始。20世紀60年代后，隨著人們對通信的要求變得越來越強烈，光通信獲得了突飛猛進的發(fā)展。我們所說的光通信已不再是用可見光進行的視覺通信，而是采用光波作為載波來傳遞信息的通信方式了?，F(xiàn)代人類已經(jīng)進入了信息社會，光通信的魅力也逐步地展現(xiàn)人們的面前。

光電話

光通信的出現(xiàn)比無線電通信還早。波波夫發(fā)送與接收一封無線電報是在1896年，以發(fā)明電話而名的貝爾，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(zhì)，用硒晶體作為光接收器件，成功地進行了光電話的實驗，通話距離遠達到了213米。1881年，貝爾宣讀了題為《關于利用光線進行聲音的產(chǎn)生與復制》的論文，報導了他的光電話裝置。在貝爾本人看來：在他的所有發(fā)明中，光電話是偉大的發(fā)明。

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(diào)制）。在接收端，裝有一個拋物面接收鏡，它把經(jīng)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(zhuǎn)換成電流（這個過程叫解調(diào)）。電流送到聽筒，就可以聽到從發(fā)送端送過來的聲音了。

利用光在大氣中傳送信息方便簡單，所以人們開始研究的光通信都是這種方式。但是光在大氣中的傳送要受到氣象條件的很大限制，比如在遇到下雨、下雪、陰天

、下霧等情況，就會看不遠和看不清，這叫做大氣的能見度降低，使信號傳輸受到很大阻礙。此外，太陽光、燈光等普通的可見光源，都不適合作為通信的光源，因為從通信技術上看，這些光都是帶有“噪聲"的光。也就是說，這些光的頻率不穩(wěn)定、不單一，光的性質(zhì)也很復雜；一句話，就是光不純。因此，真要用光來通信，必須要解決兩個根本的問題：一是必須有穩(wěn)定的、低損耗的傳輸媒質(zhì)（可不能再用空氣了喲?。?；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，光通信就一直裹足不前。也正因此，貝爾的光話始終沒有走上實用化的階段。所以我們也沒有用上貝爾的光電話，而只是用了他發(fā)明的電話；但不管怎樣，貝爾真的是一位偉大的發(fā)明家，我們應該記住他的名字。

“走彎路"

1870年，英國物理學家廷德爾在實驗中觀察到，把光照射到盛水的容器內(nèi)，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。實際上，這時光仍是沿直線傳播，只不過在水流中出現(xiàn)了光反射現(xiàn)象，因而光是以折線方式前進的。光也可以“走彎路"。

廷德爾觀察到的現(xiàn)象，直至1955年才得到實際應用。當時在英國倫敦英國學院工作的卡帕尼博士，發(fā)明了用極細的玻璃制做的光導纖維。每根細如絲的光導纖維是用兩種對光的折射率不同的玻璃制成，一種玻璃形成央中心束線，另一種包在中心束線外面形成包層。由于兩種玻璃在光學性質(zhì)上的差別，光線經(jīng)一定角度從光導纖維的一端射入后，不會從纖維壁逸出，而是沿兩層玻璃的界面連續(xù)反射前進，從另一端射出。初，這種光導纖維只是應用在醫(yī)學上，用光纖束組成內(nèi)窺鏡，可以觀察人體腸胃內(nèi)的疾病，協(xié)助醫(yī)生及時作出確切的判斷。

其實，現(xiàn)代的光纖通信也就是運用光反射原理，把光的全反射限制在光纖內(nèi)部，用光信號取代傳統(tǒng)通信方式中的電信號，從而實現(xiàn)信息的傳遞的。

發(fā)展 語音

國內(nèi)情況

在70年代國外的低損耗光纖獲得突破以后，中國從1974年開始了低損耗光纖和光通信的研究工作，并于70年代中期研制出低損耗光纖和室溫下可連續(xù)發(fā)光的半導體激光器。1979年分別在北京和上海建成了市話光纜通信試驗系統(tǒng)，這比一次現(xiàn)場試驗只晚兩年多。這些成果成為中國光通信研究的良好開端，并使中國成為當時少有的幾個擁有光纜通信系統(tǒng)試驗段的幾個國家之一。到80年代末，中國的光纖通信的關鍵技術已達到進水平。 [2]

從1991年起，中國已不再建長途電纜通信系統(tǒng)，而大力發(fā)展光纖通信。在“八五"期間，建成了含22條光纜干線、總長達33000公里的“八橫八縱"大容量光纖通信干線傳輸網(wǎng)。1999年1月，一條高傳輸速率的*干線（濟南——青島）8×2.5Gb/s密集波分復用（DWDM）系統(tǒng)建成，使一對光纖的通信容量又擴大了8倍。

我國十分重視光通信器件的研發(fā)，通過國家技術發(fā)展計劃安排專題，組織技術攻關，跟蹤進技術等措施的實施，極大地推動了光通信器件的研究開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化工作。隨著光器件產(chǎn)業(yè)逐漸向中國轉(zhuǎn)移，光通信行業(yè)基礎設施建設進一步加快，中國已成為球光電元器件的重要生產(chǎn)銷售基地。

光通信器件是構建光通信系統(tǒng)與網(wǎng)絡的基礎，高速光傳輸設備、長距離光傳輸設備和智能光網(wǎng)絡的發(fā)展、升級以及推廣應用，都取決于光通信器件技術進步和產(chǎn)品更新?lián)Q代的支持。因此，通信技術的更新與升級將促使光通信器件不斷發(fā)展進步。

2010年中國生產(chǎn)制造的器件已占球25%以上*;我國光器件市場規(guī)模在球市場中的份額也已從2008年的17%增加到2010年的26%左右，市場規(guī)模達到93億人民幣，同比增長率更是高達30%。

光電子器件行業(yè)廠商數(shù)量相對較多，球生產(chǎn)光電子器件的廠商250余家，行業(yè)整體來看還屬于一個*競爭的市場。隨著中小企業(yè)的退出和行業(yè)收購兼并的進行，行業(yè)的市場集中度呈上升趨勢，行業(yè)的競爭激烈程度趨緩。而國內(nèi)企業(yè)不僅要直面國內(nèi)本土企業(yè)的競爭，還要承受來自國外企業(yè)的競爭壓力，整體競爭較為激烈。

現(xiàn)狀

隨著寬帶中國戰(zhàn)略進程的推進，國內(nèi)三大電信運營商加快光網(wǎng)城市建設的步伐，我國光通信產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出高速增長態(tài)勢。

我國在光纖光纜方面，得益于三網(wǎng)融合和寬帶政策對光纖的大量需求，2012年市場對光纖的需求迅速增加，使得光纖業(yè)基本面出現(xiàn)好轉(zhuǎn)。行業(yè)總體供需呈弱勢均衡、總體偏緊的態(tài)勢，從而為光纖價格提供了較強支撐，為行業(yè)盈利改善提供了基本保障。同時，行業(yè)內(nèi)主要廠商均在2012年實現(xiàn)較大規(guī)模光纖預制棒自產(chǎn)產(chǎn)能，使得此部分光纖企業(yè)盈利能力得到較大改善。

在光網(wǎng)絡系統(tǒng)設備方面，三網(wǎng)融合形勢下的FTTH、NGB與雙向改造等熱潮，將在未來長時間內(nèi)釋放大量光通信設備需求。三網(wǎng)融合將刺激廣電及電信運營商對光纖網(wǎng)絡建設的投入，國內(nèi)PON設備、ODN市場需求增大，PTN、OTN網(wǎng)絡升級也會帶動相應設備需求的上升。

在光器件光模塊方面，隨著市場的持續(xù)升溫，光器件產(chǎn)業(yè)投資不斷擴大，國內(nèi)涌現(xiàn)出一大批光器件企業(yè)。國家對光通信產(chǎn)業(yè)加大扶持，企業(yè)投入研發(fā)比重上升，這無疑是有利于產(chǎn)業(yè)長期發(fā)展的。在三網(wǎng)融合的大前提下，光器件投資成本占比不斷上升，業(yè)內(nèi)分析預計，未來隨著光電子器件集成化和智能化的進一步提高，光電子器件占光傳輸設備成本的比例將達到30%以上。

光通信設備被列入戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)指導目錄

為貫徹落實《務院關于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定》，更好地指導各部門、各地區(qū)開展培育發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)工作，發(fā)展改革委會同相關部門組織編制了《戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)重點產(chǎn)品和服務指導目錄》。目錄涉及戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)7個行業(yè)、24個重點發(fā)展方向下的125個子方向，共3100余項細分的產(chǎn)品和服務。細分的產(chǎn)品和服務中包括950項新一代信息技術產(chǎn)業(yè)相關產(chǎn)品和服務，其中包含了下一代信息網(wǎng)絡產(chǎn)業(yè)中的光通信設備。

光通信設備，包括光纖，F(xiàn)TTx用G.657光纖、寬帶長途高速大容量光纖傳輸用G.656光纖、光子晶體光纖、摻稀土光纖（包括摻鐿光纖、摻鉺光纖、摻銩光纖等）、激光能量傳輸光纖，以及具有一些特殊性能的新型光纖，包括塑料光纖、聚合物光纖等。

光纖接入設備，無源光網(wǎng)絡（PON）、光線路終端（OLT）、光網(wǎng)絡單元（ONU）、波分復用器等。

光傳輸設備，線路速率達到40Gbit/s、100Gbit/s的超大容量（1.6Tb/s及以上）密集波分復用（DWDM）設備，可重構光分差復用設備（ROADM）及波分復用系統(tǒng)用光交叉互連（OXC）設備，大容量高速率OTN光傳送網(wǎng)設備以及分組化增強型OTN設備、PTN分組傳送網(wǎng)設備、MSTP/MSAP多業(yè)務傳輸和接入設備，高速光器件（有源和無源）。 [3]

激光器 語音

1960年7月8日，美國科學家梅曼發(fā)明了世界上*激光器——紅寶石激光器，從此人們便可獲得性質(zhì)和電磁波相似而頻率穩(wěn)定的光源。研究現(xiàn)代化光通信的時代也從此開始。激光器的英文簡稱叫LASER，意思是“受激發(fā)射的光放大"。這種激光器產(chǎn)生的光與普通的燈光不一樣，它是受物質(zhì)原子結(jié)構本質(zhì)決定的光，頻率穩(wěn)定，約為100太赫。這種光的頻率比已經(jīng)廣泛應用的微波（頻率約為10兆赫）的頻率高1萬倍。因此，用這種光來傳送信息從理論上來說，通信的容量可以比微波通信的容量也大1萬倍！因此，激光器的發(fā)明對光通信的研究工作產(chǎn)生了重大的影響。但是初發(fā)明的激光器在室溫下不能連續(xù)工作，因此，還不可能在通信中獲得實際應用。