中国光纤通信的起步历程
陆 荣 鑫
当今,光纤已经进入千家万户,家里的数字电视节目、
电脑、手机等,都与光纤联上了。光纤通信这个词大家都
不陌生,在信息化时代里光纤通信起着重要的作用,其原因
是光纤传输有着优异的性能,光纤通信传输容量大、传输速
率高、传输损耗低、保密性强等优点,是能够满足当今宽带
综合业务最主要的有线通信方式。
光纤传输的原理是1966年英国BTRL实验室的高锟先生
提出来的,至今已有53年的发展历史,现在光纤通信已形成
一个巨大的产业。任何新生事物的成长,都是从无到有、从弱
到强,甚至受到质疑。在国际上,高锟提出的玻璃光纤可以达
到20dB/km的理论损耗值,直到1970年才由美国Bell实验室
和康宁(Corning)玻璃公司拉制出来。由此,大家看到了希望,
光纤通信的相关技术从此展开。但是,当时的中国,没有光纤、
没有光源、没有器件。1972年初,当时的四机部看到了这个新
生事物,首次提出了组建光纤通信课题攻关组,称为“723机组”,
课题的负责单位是福建物质结构研究所,再联合清华大学、成
都电讯工程学院、746厂等单位,1972年3月,在北京召开了
筹备会,会上,原四机部部长王诤、副部长刘寅,到会讲了话,
这说明部领导对光纤通信这个新事物的高度重视。同时,这个
研发团队对总体设计、光纤制造、发射机、接收机等作了
分工。在国内,具有激光大气通信基础的武汉邮电科学研究
院,在1972年底,也提出了发展“光纤通信”的科研项目。
他们重点研究了石英玻璃光纤的拉制,采用先进的MCVD
法,制成了超纯石英预制棒,拉制出直径为125um的光纤,
这是国内首次拉出的光纤。
这里,要提到一位我国通信界的老前辈,成都电讯工程
学院的张煦教授。七十年代初,他已经十分关注通信领域
国际新动向—“光纤通信”,而且也关注我院承担的“723机”
实验项目,主动到实验室了解课题的进展,给年轻的科研
人员予鼓励。此后数年中,张煦教授在光纤通信方面出版的
著作有十多册,为我国光纤通信事业做出了贡献。
下面,我们从技术发展的角度看光纤通信的进展。1976
年—1980年间,出现的是第一代光纤通信系统,它的特点
是以0.85um波长的GaAs—LED、LD为激光源、以多模
石英玻璃光纤为传输媒体的系统。该系统首先在美国亚特
兰大市的地下管道中建成,其传输速率为44.7Mb/s,1980
年,第一个商用光纤通信系统问市,其传输速率为45Mb/s,
每10公里还需一个中继站来增强信号。在我国,到1981
年,第一条实用化光纤通信系统是由武汉邮电科学研究院
建成的,称为“八二工程”。该系统联通了武汉三城,光源
是LED、多模光纤、传输速率为8.448Mb/s、传输距离为
13.3公里。在这段时期,我国的光纤通信产业进展缓慢。而
国际上,1981年拉制出单模光纤,这就克服了光纤传输的
速率受限于色散的问题。与此同时,1.3um的InGaAsP/InP
半导体LD研制成功,使光纤通信系统的传输速率达1.7Gb/s,
这样的系统称为第二代。下一代的系统进化的特点是光源
波长为1.55um,这时光纤的衰减低至0.2dB/km,另外,还
研制出色散位移光纤,色散几乎为零。这第三代系统使传输
速率达2.5Gb/s,中继距离为100公里,并完成了2.1万公里
传输距离的试验。此后,随着光放大器、WDM技术、光纤
的非线性效应的研究进展,使光纤通信系统达到超高速、
超宽带、超长传输距离的优良特性。
到九十年代初,我国从事光纤通信的单位有80多家,
有关的工程技术人员约有两万人,其中最有优势的是邮电
部门,其次是电子工业部门和中科院。据1991年数据统计,
邮电部门的光纤/光缆的产量未2600公里/年,产值为九千
多万元,在系统和组网方面,城市与长话中继线路均采用
光纤通信系统,有16个省建立了长途光纤干线系统。邮电
部还制定了光纤通信设计、施工、维护等行业标准。中科院
有关单位,在半导体激光器的研究具有优势,电子工业部门
的相关发展较缓慢。但是,我国的改革开放政策,给光纤通
信市场,注入了新的活力,例如,通过引进、消化,我国在
光纤、光缆的产量有长足进步,当前我国的光纤、光缆在国际
市场上的占有率已名列前茅。在半导体激光器方面,研制
出波长为1.3um,1.55um的InGaAsP/InP的DFB单模激光
器,以及有源光子阵列、无源光波导器件等集成光路,这
为我国的超大容量、超高速、超长距的光纤通信系统打下
了器件基础。另外,要特别提出的是我国还集中优势力量,
在武汉建立了光纤通信的研发基地,被中国同行称为“光
谷“。光谷有报道,能演示传输速率为100Tbit/s的光纤通信系统,
世界上只有美国、日本和中国。
在国庆70周年之际,愿我国光纤通信事业蒸蒸日上!
为建成信息化中国而努力!