網(wǎng)上營業(yè)廳
掌上營業(yè)廳
2019年，數(shù)碼博主@老師好我叫何同學的一條5G測評視頻引爆全網(wǎng)，足見大眾對“5G”的好奇與期待。視頻中顯示，5G平均下載速率在700Mbps左右，差不多是4G的十倍快。5G的到來極大地提升了我們的通信效率。5G的發(fā)展離不開光纖通信技術的支持，那么5G與光纖背后有著怎樣的密切聯(lián)系呢？
5G信號通過基站發(fā)射出去，再由手機接收5G信號，因此我們才能正常上網(wǎng)瀏覽、看視頻。5G信號到達基站后，再通過電纜、光纖等有線介質傳輸?shù)诫娦艡C房。電信機房的網(wǎng)絡設備通過光纖連接。正是有了光纖在機房做數(shù)據(jù)傳輸支撐，才有了5G信號。
《科學美國人》雜志曾評價說:“光纖通信是二戰(zhàn)以來最有意義的四大發(fā)明之一。沒有光纖通信，就不會有今天的互聯(lián)網(wǎng)和通信網(wǎng)絡。”如今，新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革在全球深入發(fā)展，各個領域對網(wǎng)絡的依賴不斷增強。在通信建設高需求的帶動下，我國的光纖光纜產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展。工信部顯示，截至2022年底，我國累計建設開通5G基站231萬個，總量占全球超過60%，實現(xiàn)了“縣縣通5G”“村村通寬帶”，成為光纖通信技術世界最先進的國家之一。
今天就來帶大家了解中國的光纖是如何只用了47年走向世界第一的。
世界光纖通信發(fā)展
光纖從最初的理論概念到真正可實現(xiàn)光通信的產(chǎn)品前后經(jīng)歷了100多年的時間。
1842年，瑞士物理學家Jean-Daniel Colladon演示了一個簡單的實驗，在裝滿水的木桶上鉆孔，用燈從桶上方把水照亮。他驚訝地發(fā)現(xiàn)：水從水桶的小孔里流出來，水流彎曲，光線也跟著彎曲。這一現(xiàn)象，叫做光的全內(nèi)反射作用。
1884年，《自然》雜志上刊登了“光噴泉”插圖
實驗中，光從水中射向空氣，當入射角大于某一角度時，折射光線消失，全部光線都反射回水中。表面上看，光好像在水流中彎曲前進，實際上，在彎曲的水流里，光仍沿直線傳播，只不過是在內(nèi)表面上發(fā)生了多次全內(nèi)反射傳播。通過該實驗，可以依靠光折射現(xiàn)象來引導光線的理論被提出。
1887年，英國科學家Charles Vernon Boys在實驗室里先將玻璃棒加熱，再用弓箭將玻璃棒射出，箭帶動熱玻璃在實驗室里拉出了一道長長的玻璃纖維，世界上第一根光纖就此誕生。
高錕在英國的標準電信實驗室測量熔融石英的透明度（圖片來自中國電信博物館）
1966年，就職于英國標準電信實驗有限公司的華裔科學家高錕（K.C.Kao）首次提出玻璃絲可用于通信，現(xiàn)代光纖通信由此開始。1970年，美國首次制造出了3條長達30米長的光纖樣品。1976年，世界第一條民用光纖通信線路開通，人類通信進入“光速時代”。
我國的光纖通信發(fā)展
只要提到我國的光纖通信發(fā)展就不得不提到我國的“光纖之父”趙梓森院士。
趙梓森（左2）與同事在熔煉車床前工作（圖片來源：中國電信博物館）
20世紀70年代，美國、英國和日本等國相繼調(diào)動頂尖科研資源花巨資研制光纖通信技術，此時的中國則受到西方科技封鎖的影響，再加上新中國成立初期基礎工業(yè)薄弱，光纖通信的研制工作舉步維艱，進展非常緩慢。
就在這時，武漢郵電科學研究院的趙梓森院士在仔細研究高錕（K.C.Kao）發(fā)表的關于光纖通信的論文《光頻率介質纖維表面波導》后發(fā)現(xiàn)了光纖通信技術的巨大潛力。在此之后趙梓森院士不遺余力地呼吁、說服各層級領導支持和發(fā)展中國的光纖通信研究，在一無技術、二無設備、三無人員的情況下，開始了中國的光纖攻關。
經(jīng)過近三年的努力，我國第一根實用型、短波長和階躍型石英光纖終于在武漢郵電大學科學研究院內(nèi)誕生，在此基礎上我國第一條光纖通信線路也開始了生產(chǎn)建設，我國光纖通信技術和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新紀元正式開啟。
在1977年舉辦的“郵電部工業(yè)學大慶展覽會”上，趙梓森通過自行研制的光纖，成功傳輸黑白電視信號，引起了國家的重視，光纖通信因此被破格列為國家重點攻關項目，我國的光纖通信技術從此邁入了“快車道”。
光纖、激光器、通信機是光纖通信的三個基本要素。光纖雖然制造出來了，另外兩者在當時都是空白，如果單靠自力更生需要很長時間的摸索，會極大地延誤光纖通信在我國的推廣使用?！霸诋敃r落后的生產(chǎn)設備和工藝條件下，想自力更生去攻關，都無從下手，連工具都沒有?！壁w梓森回憶那段經(jīng)歷，仍然感慨自己當時的勇氣。他堅持認為，試驗條件不是最重要的，關鍵在人，只要有心，任何限制都是可以突破的。終于在他的不懈努力和堅持下，光纖通信的三道“難關”都相繼被攻克了。
“八二工程”——光纜建設現(xiàn)場
1981年9月，郵電部和國家科委確定在武漢建立一條光纜通信實用化系統(tǒng)，意在通過實際使用完成我國光纖通信商用試驗以定型推廣。一年后的12月31日，中國光纖通信的第一個實用化系統(tǒng)——“八二工程”按期全線開通并正式進入武漢市話網(wǎng)，這也標志著中國進入了光纖數(shù)字化通信時代。
1982年，武漢郵電科學研究院與武漢電信合作，在漢口、武昌之間建成我國第一個實用化的國產(chǎn)光纖通信工程。
1989年，我國第一條長途干線光纜——寧漢光纜開工，經(jīng)過兩年多的艱苦建設，于1991年建成開通。在寧漢光纜正式通過施工驗收的第三天早上，中央人民廣播電臺向全世界轉播了《人民郵電》報的一則消息：“郵電部決定，今后中國將不再建設中同軸電纜通信干線，并逐步建成以光纜為主的骨干通信網(wǎng)?！敝袊ㄐ殴饫|骨干網(wǎng)建設的新時代開始了。
1994年5月12日，郵電部公布的《全國郵電“九五”計劃綱要》第一次系統(tǒng)性地提出：到20世紀末，我國將全面建成“八縱八橫”、覆蓋全國省會城市和重點地區(qū)、連通世界的光纜傳輸骨干網(wǎng)。一個規(guī)模空前、科學先進的大型光纜骨干網(wǎng)的宏圖全面成型。
1998年8月，在軍民雙方共同努力下，全長2754公里，“八縱八橫”光纜網(wǎng)建設中施工條件最艱苦、難度最大的蘭西拉光纜干線工程提前1年完成，再次創(chuàng)造了奇跡！
蘭西拉光纜工程施工現(xiàn)場（圖片來源中國電信博物館）
蘭西拉光纜干線開通暨江澤民主席題詞紀念雕塑揭幕儀式 （圖片來源：中國電信博物館）
2000年10月27日，廣州—昆明—成都間的通信光纜工程通過竣工驗收。廣昆成光纜干線的竣工投產(chǎn)，標志著歷時8年、總長達8萬余千米的“八縱八橫”光纜骨干網(wǎng)全部建成投產(chǎn)。
2013 年后，國家陸續(xù)出臺各項促進光纖網(wǎng)絡建設的政策，在此背景下，國內(nèi)寬帶用戶中光纖接入滲透率(FTTX)從2012年15.7%升至2018年90.4%。在國內(nèi)光纖光纜供不應求背景下，光纖光纜全產(chǎn)業(yè)鏈迎來量價齊升的黃金時代。
2019年，我國科研人員首次實現(xiàn)了1.06P/S超大容量波分復用及空分復用的光傳輸系統(tǒng)實驗，這項技術可以實現(xiàn)一根光纖近300億人同時通話，它的成功也標志著我國在“超大容量、超長距離、超高速率”光通信系統(tǒng)研究領域邁向了新的臺階。
47年后的今天，中國成為光纖通信技術世界最先進的國家之一，全國通信網(wǎng)的傳輸光纖化超八成以上，光纖光纜年產(chǎn)量更是占全球一半以上，中國光纖光纜行業(yè)已經(jīng)占據(jù)了全球的半壁江山。以5G、千兆光網(wǎng)為代表的“雙千兆”網(wǎng)絡，是建設制造強國和網(wǎng)絡強國中的“兩翼”和“雙輪”，是新型基礎設施的重要組成和承載底座。5G為社會各業(yè)提供了穩(wěn)定的通信環(huán)境，光纖技術更是為5G的應用提供了有力支撐。隨著5G覆蓋率的日益增加，加之“互聯(lián)網(wǎng)+”行動計劃、“中國制造2025”“一帶一路”大數(shù)據(jù)等國家政策的推動，我國光纖光纜發(fā)展前景可期。
新浪微博
今日頭條
騰訊微信
