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江苏邱成机电有限公司

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按光源特性，可分为激光通信和非激光通信；按传输介质，可分为大气激光通信和光纤通信；按传输波段，可分为可见光通信、红外光通信和紫外光通信。光是一种电磁波，其波长通常在1×103～5×10-3微米范围内。光的频率高，光通信的频带宽，通信容量大，抗电磁干扰能力强。激光通信是利用激光传输信息的，激光是一种方向性*的相干光；非激光通信是利用普通光源（非激光）传输信息的，如灯光通信。大气激光通信不需要铺设线路，便于机动，但易受气候和外界影响，适用于地面近距离通信和通过卫星反射进行的球通信。采用激光器作光源的光纤通信，不受外界干扰，保密性好，使用范围广，适用于陆上和越洋的远距离大容量的干线数字通信。采用发光管作光源的光纤通信属非激光通信，适用于近距离、中小容量的模拟或数字通信。可见光通信是利用可见光（波长0.76～0.39微米）传输信息的。早期的可见光通信采用普通光源，如火光通信、灯光通信、信号弹等。由于普通光源散发角大，通信距离近，只能作为视距内的辅助通信。近代的可见光通信有氦氖激光（红色）通信和蓝绿激光通信。红外光通信是利用红外线（波长1000～0.76微米）传输信息的。紫外光通信是利用紫外线（波长0.39～5×10-3微米）传输信息的。通常所说的红外光通信和紫外光通信均为非激光通信。这种通信所用的设备结构简单、体积小、重量轻、价格低，但在大气信道中传输时易受气候影响，适用于沿海岛屿间的辅助通信。红外光通信还可用作近距离遥控、飞机内广播和航天飞机内宇航员间的通信等。随着科学技术的发展，非激光通信已部分地被激光通信所代替。利用烽火、灯光传输信息的方式是简易的可见光通信。1880年，美国人A.G.贝尔发明了光电话。第二次世界大战期间，光电话曾在军事上得到应用，光源是非相干光源，在大气中传输受气候影响大，可靠性差，通信距离近，通信质量差，从而限制了它的发展和应用。1960年，激光器的问世解决了光通信的光源问题。由于光在大气信道传输时存在的缺点，促使人们转向传光线路的研究，探索了各种空心式波导管和透镜式线路，同时也开始了对光纤的研究。1966年，华人科学家高锟曾预言光纤损耗可降低到20分贝／千米以下。1970年，美国康宁玻璃公司生产出损耗为20分贝／千米的光纤，使光通信进入了以光纤为传输介质的新阶段。随着半导体激光器寿命的不断延长和光纤损耗的不断降低，各种类型的光纤通信系统大量投入使用。光纤通信将朝着长波长、单模、超低损耗、密集波分复用、超大容量、相干外差检测、光集成和不用光电变换的全光通信等方向发展。 [1]

历史 语音

烽火台

新疆呼图壁县境内的烽火台

新疆呼图壁县境内的烽火台

每当我们提到烽火台，就会自然而然地想到长城，实际上烽火台筑在长城沿线的险要处和交通要道上。一旦发现敌情，便立刻发出警报：白天点燃掺有狼粪的柴草，使浓烟直上云霄；夜里则燃烧加有硫磺和硝石的干柴，使火光通明，以传递紧急军情。上图为新疆呼图壁县境内的烽火台，在呼图壁县境内共有5个烽火台，其中3个已毁，烽火台长宽均约4米，高约5米，筑台年月不详。

烽火台通信，源于奴隶制国家在政治和军事方面对通信的需要。据历史记载，早在三千多年前，中国就有了利用烽火台通信的方法。关于烽火通信有个叫“千金买笑"的故事。故事是这样的，周朝有个周幽王，这是一个非常残暴而的君主，他有个爱妃名叫褒姒，长得非常美丽，《东周列国志》中有这样一段话来形容褒姒：“目秀眉清，唇红齿白，发挽乌云，指排削玉，有如花如月之容，倾国倾城之貌。"褒妃虽然很美，但是“从未开颜一笑"。为此，周幽王使出了一个赏格：“谁要能叫娘娘一笑，就赏他一千斤金子"（当时把铜叫金子）。于是有人想出了一个点起烽火戏诸侯的办法，想换取娘娘一笑，一天傍晚，周幽王带着爱妃褒姒登上城楼，命令四下点起烽火。临近的诸侯看到了烽火，以为西戎（当时西方的一个部族）来犯，便领兵赶到城下

救援，但见灯火辉煌，鼓乐喧天。一打听才知是周幽王为了取乐于娘娘而干的荒唐事儿，各诸侯敢怒不敢言，只好气愤地收兵回营。褒姒见状，果然淡然一笑。但事隔不久，西戎果真来犯，虽然点起了烽火，却无援兵赶到。原来各诸侯以为周幽王又是故伎重演。结果都城被西戎攻下，周幽王也被杀死了，从此西周灭亡了。

仍相传的“千金买笑"的故事就是从这儿来的。后来，又有人写了首诗，讽刺“烽火戏诸侯"之事，诗是这样的：

良夜颐宫奏管簧，无端烽火烛穹苍。

可怜列国奔驰苦，止博褒妃笑一场！

这个历史故事不仅生动的描绘了当时利用烽火台通信的情况，同时也告戒后人，通信是非常重要的，不论在什么时候也不论是什么人，都不能拿通信当儿戏。

望远镜

17世纪中叶，人们发明了望远镜，它使得人们可以看得更远了。到1791年，法国人发明了灯信号，此后“灯语"通信在欧洲风靡一时。信号灯、旗语、望远镜等目视光通信的手段仍在使用，但是这一切还是原始的光通信，不能算作是真正的光通信。不过，这些原始的光通信由于方便、可靠仍在使用，所以还是有必要了解的，让我们认识一下望远镜吧。

反射望远镜

反射望远镜

望远镜的作用首先是能够放大远方物体的张角，人眼的分辨角大约是1分（1分是1度的六十分之一），而望远镜能使人眼能看清角距更小的细节，其次，望远镜能将光线集中起来，使人眼看到本看不到的暗弱物体发出的光线。望远镜由物镜和目镜两组镜头及其他配件组成。为了减小望远镜的像差，物镜和目镜通常由多个元件组成。望远镜所能收集的大的光束直径，称为口径。所能观测到的范围称为视场，通常以角度来表示。视场大小和目镜的结构有关，对于同样的目镜视场直径与放大倍数成反比：放大率越高，视场越小。

大的光学望远镜是2.16米。茫茫宇宙，繁星似沙，但今后10年，人类为天体光谱作的“户口登记"数，将超过以往数百年。因为，人类有了新的“千里眼"———大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜，该望远镜于2004年建成，安放在北京兴隆县燕山山脉中兴隆观测站，届时，将大大提升中国天文学研究的地位，使中国恒星和星系的光谱观测达到水平。

大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜（LAMOST）是际上视场和口径大的天文望远镜，长50米、高30米，视场为5度，口径达4米，一次观测可达20平方度（整个宇宙空间约有4万平方度）。通过大天区面积多目标光纤光谱天文望远镜，在21世纪年，人类就可测出天体光谱100万个。

折射望远镜

折射望远镜

大的望远镜是位于夏威夷的凯克望远镜，直径10米，由36面1.8米的六角型镜面拼合而成，耗资一亿三千万美元，主要是由美国的一个企业家凯克捐助修建的，面凯克望远镜建造成功后，凯克基金会又投资修建了凯克二号望远镜，两座望远镜挨在一起，威力无比；另外的大型望远镜有美国国立天文台位于南北两半球的两个八米望远镜，一座位于夏威夷，一座位于智利，合称双子座望远镜；日本人在夏威夷建造了一座八米的称为昴星团望远镜；下世纪欧洲南方天文台将建成四座八米望远镜，组合口径相当于15米！

大的射电望远镜是波多黎各的阿雷西沃无线探测仪，它是我们安放在宇宙间的大的无线电耳朵。该望远镜上的巨大的反向镜的直径为305米。阿雷西沃探测仪被用来搜寻空中的由外星智能生命发射来的信号，如果你看过电影《黄金眼》（英美合拍，1995）及《接触》（美国，1997），就一定不会对它陌生。

旗语

虽然人类社会的文明程度和科学技术得到了很大的提高，但是简单的利用光传递信息的方式仍然在广泛使用，例如红黄绿交通信号灯，旗语，电灯发明之后，又有了利用百叶窗和灯光的灯语。让我们认识一下旗语。

旗语产生于西方的大航海时代，舰船之间通过旗语来进行联络；各种信号旗仍然在船舶上悬挂。场也使用到了旗语，可以说它也是一种目视光通信的手段。如果你能向F-1赛手像是塞纳、舒马赫、威伦纽夫等高手侃侃有关F1旗语的话题，一定能让他们刮目相看。

了解F1的旗语吧：

白色旗表示跑道上有缓慢移动的车辆

红色旗表示比赛已停止

黑色旗表示下次通过修理站时要停车

黄底红道旗意思是告诉车手跑道较滑

黑白对角旗表示是非运动员行为

黄旗表示有危险

黑白格相间的旗子意思是比赛结束

蓝旗表示有车手正要超车

黑底黄色圆心旗表示有故障

绿色旗表示全程畅通

不论是烽火台、望远镜，还是交通红绿灯、旗语，它们都是光通信的不同形式，但是它们有一个共同点，就是利用大气来传播可见光，由人眼来接收。也正因为如此，我们才会对它们如此地熟悉，可是这些却不是真正的意义上的光通信，更不是强大的光通信，真正强大的光通信应该是光纤通信。在这里，应该明确，光通信指的是一切运用光作为载体而传送信息的所有通信方式的总称，而不管传输所使用的媒质是什么；而光纤通信则是单纯地依靠光纤作为媒质来传送信息的通信方式。

尽管人类很早就认识到用光可以传递信息，比如3000多年前中国就有了用光传递远距离信息的设施——烽火台；但是，其后的很多年中，光通信几乎没有什么发展；后来又有了用灯光闪烁、旗语等传递信息的方法；但是这些都是用可见光进行的视觉通信，是非常原始的光通信方式，不能称得上是*意义上的光通信。

近100年中，人们仍然没有对光通信失去兴致，就连大发明家贝尔（BELL）也尝试着用光来打电话，这被认为是近代光通信的开始。20世纪60年代后，随着人们对通信的要求变得越来越强烈，光通信获得了突飞猛进的发展。我们所说的光通信已不再是用可见光进行的视觉通信，而是采用光波作为载波来传递信息的通信方式了。现代人类已经进入了信息社会，光通信的魅力也逐步地展现人们的面前。

光电话

光通信的出现比无线电通信还早。波波夫发送与接收一封无线电报是在1896年，以发明电话而名的贝尔，在1876年发明了电话之后，就想到利用光来通电话的问题。1880年，他利用太阳光作光源，大气为传输媒质，用硒晶体作为光接收器件，成功地进行了光电话的实验，通话距离远达到了213米。1881年，贝尔宣读了题为《关于利用光线进行声音的产生与复制》的论文，报导了他的光电话装置。在贝尔本人看来：在他的所有发明中，光电话是伟大的发明。

贝尔用弧光灯或者太阳光作为光源，光束通过透镜聚焦在话筒的震动片上。当人对着话筒讲话时，震动片随着话音震动而使反射光的强弱随着话音的强弱作相应的变化，从而使话音信息“承载"在光波上（这个过程叫调制）。在接收端，装有一个抛物面接收镜，它把经过大气传送过来的载有话音信息的光波反射到硅光电池上，硅光电池将光能转换成电流（这个过程叫解调）。电流送到听筒，就可以听到从发送端送过来的声音了。

利用光在大气中传送信息方便简单，所以人们开始研究的光通信都是这种方式。但是光在大气中的传送要受到气象条件的很大限制，比如在遇到下雨、下雪、阴天

、下雾等情况，就会看不远和看不清，这叫做大气的能见度降低，使信号传输受到很大阻碍。此外，太阳光、灯光等普通的可见光源，都不适合作为通信的光源，因为从通信技术上看，这些光都是带有“噪声"的光。也就是说，这些光的频率不稳定、不单一，光的性质也很复杂；一句话，就是光不纯。因此，真要用光来通信，必须要解决两个根本的问题：一是必须有稳定的、低损耗的传输媒质（可不能再用空气了哟！）；另一个问题是必须要找到高强度的、可靠的光源。在此后的几十年中，由于这两项关键技术没有得到解决，光通信就一直裹足不前。也正因此，贝尔的光话始终没有走上实用化的阶段。所以我们也没有用上贝尔的光电话，而只是用了他发明的电话；但不管怎样，贝尔真的是一位伟大的发明家，我们应该记住他的名字。

“走弯路"

1870年，英国物理学家廷德尔在实验中观察到，把光照射到盛水的容器内，从出水口向外倒水时，光线也沿着水流传播，出现弯曲现象，这好象不符合光只能直线传播的定律。实际上，这时光仍是沿直线传播，只不过在水流中出现了光反射现象，因而光是以折线方式前进的。光也可以“走弯路"。

廷德尔观察到的现象，直至1955年才得到实际应用。当时在英国伦敦英国学院工作的卡帕尼博士，发明了用极细的玻璃制做的光导纤维。每根细如丝的光导纤维是用两种对光的折射率不同的玻璃制成，一种玻璃形成央中心束线，另一种包在中心束线外面形成包层。由于两种玻璃在光学性质上的差别，光线经一定角度从光导纤维的一端射入后，不会从纤维壁逸出，而是沿两层玻璃的界面连续反射前进，从另一端射出。初，这种光导纤维只是应用在医学上，用光纤束组成内窥镜，可以观察人体肠胃内的疾病，协助医生及时作出确切的判断。

其实，现代的光纤通信也就是运用光反射原理，把光的全反射限制在光纤内部，用光信号取代传统通信方式中的电信号，从而实现信息的传递的。

发展 语音

国内情况

在70年代国外的低损耗光纤获得突破以后，中国从1974年开始了低损耗光纤和光通信的研究工作，并于70年代中期研制出低损耗光纤和室温下可连续发光的半导体激光器。1979年分别在北京和上海建成了市话光缆通信试验系统，这比一次现场试验只晚两年多。这些成果成为中国光通信研究的良好开端，并使中国成为当时少有的几个拥有光缆通信系统试验段的几个国家之一。到80年代末，中国的光纤通信的关键技术已达到进水平。 [2]

从1991年起，中国已不再建长途电缆通信系统，而大力发展光纤通信。在“八五"期间，建成了含22条光缆干线、总长达33000公里的“八横八纵"大容量光纤通信干线传输网。1999年1月，一条高传输速率的*干线（济南——青岛）8×2.5Gb/s密集波分复用（DWDM）系统建成，使一对光纤的通信容量又扩大了8倍。

我国十分重视光通信器件的研发，通过国家技术发展计划安排专题，组织技术攻关，跟踪进技术等措施的实施，极大地推动了光通信器件的研究开发和产业化工作。随着光器件产业逐渐向中国转移，光通信行业基础设施建设进一步加快，中国已成为球光电元器件的重要生产销售基地。

光通信器件是构建光通信系统与网络的基础，高速光传输设备、长距离光传输设备和智能光网络的发展、升级以及推广应用，都取决于光通信器件技术进步和产品更新换代的支持。因此，通信技术的更新与升级将促使光通信器件不断发展进步。

2010年中国生产制造的器件已占球25%以上*;我国光器件市场规模在球市场中的份额也已从2008年的17%增加到2010年的26%左右，市场规模达到93亿人民币，同比增长率更是高达30%。

光电子器件行业厂商数量相对较多，球生产光电子器件的厂商250余家，行业整体来看还属于一个*竞争的市场。随着中小企业的退出和行业收购兼并的进行，行业的市场集中度呈上升趋势，行业的竞争激烈程度趋缓。而国内企业不仅要直面国内本土企业的竞争，还要承受来自国外企业的竞争压力，整体竞争较为激烈。

现状

随着宽带中国战略进程的推进，国内三大电信运营商加快光网城市建设的步伐，我国光通信产业呈现出高速增长态势。

我国在光纤光缆方面，得益于三网融合和宽带政策对光纤的大量需求，2012年市场对光纤的需求迅速增加，使得光纤业基本面出现好转。行业总体供需呈弱势均衡、总体偏紧的态势，从而为光纤价格提供了较强支撑，为行业盈利改善提供了基本保障。同时，行业内主要厂商均在2012年实现较大规模光纤预制棒自产产能，使得此部分光纤企业盈利能力得到较大改善。

在光网络系统设备方面，三网融合形势下的FTTH、NGB与双向改造等热潮，将在未来长时间内释放大量光通信设备需求。三网融合将刺激广电及电信运营商对光纤网络建设的投入，国内PON设备、ODN市场需求增大，PTN、OTN网络升级也会带动相应设备需求的上升。

在光器件光模块方面，随着市场的持续升温，光器件产业投资不断扩大，国内涌现出一大批光器件企业。国家对光通信产业加大扶持，企业投入研发比重上升，这无疑是有利于产业长期发展的。在三网融合的大前提下，光器件投资成本占比不断上升，业内分析预计，未来随着光电子器件集成化和智能化的进一步提高，光电子器件占光传输设备成本的比例将达到30%以上。

光通信设备被列入战略性新兴产业指导目录

为贯彻落实《务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》，更好地指导各部门、各地区开展培育发展战略性新兴产业工作，发展改革委会同相关部门组织编制了《战略性新兴产业重点产品和服务指导目录》。目录涉及战略新兴产业7个行业、24个重点发展方向下的125个子方向，共3100余项细分的产品和服务。细分的产品和服务中包括950项新一代信息技术产业相关产品和服务，其中包含了下一代信息网络产业中的光通信设备。

光通信设备，包括光纤，FTTx用G.657光纤、宽带长途高速大容量光纤传输用G.656光纤、光子晶体光纤、掺稀土光纤（包括掺镱光纤、掺铒光纤、掺铥光纤等）、激光能量传输光纤，以及具有一些特殊性能的新型光纤，包括塑料光纤、聚合物光纤等。

光纤接入设备，无源光网络（PON）、光线路终端（OLT）、光网络单元（ONU）、波分复用器等。

光传输设备，线路速率达到40Gbit/s、100Gbit/s的超大容量（1.6Tb/s及以上）密集波分复用（DWDM）设备，可重构光分差复用设备（ROADM）及波分复用系统用光交叉互连（OXC）设备，大容量高速率OTN光传送网设备以及分组化增强型OTN设备、PTN分组传送网设备、MSTP/MSAP多业务传输和接入设备，高速光器件（有源和无源）。 [3]

激光器 语音

1960年7月8日，美国科学家梅曼发明了世界上*激光器——红宝石激光器，从此人们便可获得性质和电磁波相似而频率稳定的光源。研究现代化光通信的时代也从此开始。激光器的英文简称叫LASER，意思是“受激发射的光放大"。这种激光器产生的光与普通的灯光不一样，它是受物质原子结构本质决定的光，频率稳定，约为100太赫。这种光的频率比已经广泛应用的微波（频率约为10兆赫）的频率高1万倍。因此，用这种光来传送信息从理论上来说，通信的容量可以比微波通信的容量也大1万倍！因此，激光器的发明对光通信的研究工作产生了重大的影响。但是初发明的激光器在室温下不能连续工作，因此，还不可能在通信中获得实际应用。