2025年高考光通信的發(fā)明與發(fā)展

　　光通信的發(fā)明與發(fā)展

　　控光通信的出現(xiàn)比無線電通信還早。波波夫發(fā)送與接收第一封無線電報(bào)是在1896年，崦早在1880年，美國電話發(fā)明家貝爾就已經(jīng)研究并成功地發(fā)送與接收了光電話。1881年，貝爾宣讀了一篇題為〈關(guān)于利用光線進(jìn)行聲音的產(chǎn)生與復(fù)制〉的論文，報(bào)導(dǎo)了他的光電話裝置。

　　1930年至1932年間，日本在東京的日本電報(bào)公司與每日新聞社之間實(shí)現(xiàn)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(zhàn)期間，光電話發(fā)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(xiàn)得很早，但它在近代科技發(fā)展中卻遠(yuǎn)沒有無線電通信發(fā)展那樣迅速而廣泛，這主要因?yàn)樵缙诠馔ㄐ畔到y(tǒng)沒有找到像無線電波那樣的相干光頻電磁波，因而通信質(zhì)量不高。

　　激光出現(xiàn)以后，光通信的面貌發(fā)生了根本性的變化經(jīng)。激光像普通無線電波一樣，可以進(jìn)行調(diào)制和解調(diào)，可以把各種信號載到光波上發(fā)射出去而實(shí)現(xiàn)光通信。60年代，有的實(shí)驗(yàn)室用氦——氖氣體激光器做了輿電視信號和20路電話的實(shí)驗(yàn)。也有的公司制成了語言信道試驗(yàn)性通信系統(tǒng)，最大輿距離為600米。到80年代初激光通信已進(jìn)入應(yīng)用發(fā)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(nèi)信號的衰減。光導(dǎo)纖維的出現(xiàn)，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(wěn)步發(fā)展階段。其實(shí)，利用細(xì)長纖維導(dǎo)管輿光線和圖像的概念早在一個(gè)世紀(jì)以前就有人提出過。例如，1854年，英國的丁鐸爾在英國皇家學(xué)會的一次演講中指出，光線能夠沿盛水的彎曲管道進(jìn)行反射而輿，以后他用實(shí)驗(yàn)證實(shí)了這個(gè)想法，但由于條件限制，當(dāng)時(shí)沒能深入研究。1927年，英國的貝爾德首閃利用光全反射現(xiàn)象制成石英纖維可解析圖像，并且獲得了兩項(xiàng)專利。1951年，荷蘭和英國開始進(jìn)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(xué)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(dǎo)纖維進(jìn)行激光通信的設(shè)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(fā)的國際伊利申通信獎(jiǎng)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(lián)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(xì)管充以高透明液構(gòu)成的。這兩種光纖的光耗損很難降低，所在實(shí)用價(jià)值不大。這一時(shí)期，美國在提高材料質(zhì)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(jìn)了一大步。一根光纖可以傳輸150萬路電話和2萬套電視。

　　實(shí)際上光通信系統(tǒng)使用的不是單根光導(dǎo)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(dǎo)纖維。光纜和電纜一樣可以架在空中，埋入地下，也可以鋪設(shè)在海底，它的出現(xiàn)使激光通信進(jìn)入實(shí)際應(yīng)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(gè)完全用光纜實(shí)現(xiàn)光通信的實(shí)驗(yàn)區(qū)，到1978年7月已擁有300個(gè)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(shí)比在大氣中的衰減小得多，因而激光用于宇宙通信既優(yōu)越又經(jīng)濟(jì)，受到各國的普遍重視。

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