2025年高考光通信的發明與發展

　　光通信的發明與發展

　　控光通信的出現比無線電通信還早。波波夫發送與接收第一封無線電報是在1896年，崦早在1880年，美國電話發明家貝爾就已經研究并成功地發送與接收了光電話。1881年，貝爾宣讀了一篇題為〈關于利用光線進行聲音的產生與復制〉的論文，報導了他的光電話裝置。

　　1930年至1932年間，日本在東京的日本電報公司與每日新聞社之間實現了3.6公里的光通信，但在大霧大雨天氣里效果很差。第二次世界大戰期間，光電話發展成為紅外線電話，在為紅外線肉眼看不見，更有利于保密。

　　光通信雖然出現得很早，但它在近代科技發展中卻遠沒有無線電通信發展那樣迅速而廣泛，這主要因為早期光通信系統沒有找到像無線電波那樣的相干光頻電磁波，因而通信質量不高。

　　激光出現以后，光通信的面貌發生了根本性的變化經。激光像普通無線電波一樣，可以進行調制和解調，可以把各種信號載到光波上發射出去而實現光通信。60年代，有的實驗室用氦——氖氣體激光器做了輿電視信號和20路電話的實驗。也有的公司制成了語言信道試驗性通信系統，最大輿距離為600米。到80年代初激光通信已進入應用發展階段。

　　激光通信的主要障礙是氣候因素的影響和大氣層內信號的衰減。光導纖維的出現，使人們成功地解決了激光大氣傳輸問題，使激光通信走上了穩步發展階段。其實，利用細長纖維導管輿光線和圖像的概念早在一個世紀以前就有人提出過。例如，1854年，英國的丁鐸爾在英國皇家學會的一次演講中指出，光線能夠沿盛水的彎曲管道進行反射而輿，以后他用實驗證實了這個想法，但由于條件限制，當時沒能深入研究。1927年，英國的貝爾德首閃利用光全反射現象制成石英纖維可解析圖像，并且獲得了兩項專利。1951年，荷蘭和英國開始進行柔軟纖維鏡的研制。1953年，荷蘭人范赫爾把一種折射率為1.47的塑料涂在玻璃纖維上，形成比玻璃纖維芯折射率低的套層，得到了光學絕緣的單根纖維。但由于塑料套層不均勻，光能量損失太大。

　　利用光導纖維進行激光通信的設想是美籍華人高#博士于1966年首次明確提出來的，為此他獲得了1979年5月由瑞士國王頒發的國際伊利申通信獎金。光纖通信引起了各國普遍注意，美、日、西德等國相繼開展了這方面的研制工作。

　　1968年，日本兩家公司聯合宣布研制成了一種新型無套層光纖，它能聚集和成像，稱作聚焦纖維。同期，美國宣布制成液體纖維，它是利用石英毛細管充以高透明液構成的。這兩種光纖的光耗損很難降低，所在實用價值不大。這一時期，美國在提高材料質量上下功夫，康寧公司于1970年用高純石英首次研制成功耗損率為每公里20分貝的套層光纖，使通信不纖研究躍進了一大步。一根光纖可以傳輸150萬路電話和2萬套電視。

　　實際上光通信系統使用的不是單根光導纖維，而是由許多光纖維聚集在一起組成的不纜。一根直徑為1厘米的光纜，里面有近百根光導纖維。光纜和電纜一樣可以架在空中，埋入地下，也可以鋪設在海底，它的出現使激光通信進入實際應用階段。1976年日本在大孤附近的奈良縣開始籌建世界上第一個完全用光纜實現光通信的實驗區，到1978年7月已擁有300個用戶。

　　如果把光通信用于地球之外的宇宙空間就是宇宙激光通信。宇宙空間沒有大氣或塵埃，激光在那里傳輸時比在大氣中的衰減小得多，因而激光用于宇宙通信既優越又經濟，受到各國的普遍重視。

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