中国光通信器件与国际领先水平差在哪里-北极星输配电网

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从行业和技术的角度概述了光通信器件的发展现状，介绍了中国光通信器件的发展水平，分析了中国光通信器件与国际领先水平的差距。分析表明，光集成技术是未来光器件的主流发展方向，Ⅲ-Ⅴ族材料和硅基材料被业界普遍看作未来光集成技术的两大阵营，将改变光器件的设计和未来。

低损耗光纤和室温下连续工作的双异质结半导体激光器的研制成功，揭开了光纤通信发展的新篇章，促进了光纤通信的实用化。光通信器件是构建光通信系统与网络的基础与核心，是发展的关键，是光纤通信领域中具有前瞻性、先导性和探索性的战略必争之高技术，也最能代表一个国家在光纤通信技术领域的水平和能力。

光通信发展史

光通信是指以光作为信息载体而实现的通信方式(图1)。按传输介质的不同，可分为大气激光通信和光纤通信。大气激光通信是利用大气作为传输介质的激光通信;光纤通信是以光波作为信息载体，以光纤作为传输介质的一种通信方式。光通信的发展史最早可追溯到“烽火台”，这是一种目视光通信。1880年，亚历山大˙格拉汉姆˙贝尔(Alexander Graham Bell)发明了一种利用光波作为载波传输话音信息的“光电话”，它证明了利用光波作载波传递信息的可能性，是光通信历史上的第一步，是现代光通信的雏型。由于当时没有可靠的、高强度的光源，且没有稳定的、低损耗的传输介质，这种光通信一直未能发展到实用阶段。直到1960年7月8日，美国科学家希奥多˙哈罗德˙梅曼(Theodore Harold Maiman)发明了第一个红宝石激光器，沉睡了80年的光通信才真正得到实质性的发展。激光器的出现，引发了世界性的大气激光通信技术研究热潮，1961—1970年，光通信的研究主要集中于利用大气作为传输介质的光传输实验，并陆续出现一些实用化系统。但是这种大气激光通信受雨、雾、雪等气候因素的影响而造成严重的损耗，因此它只能用于很短距离的通信。要充分发挥光波作为通信介质的作用、实现长距离通信，必须寻找新的概念、探索新的传输介质，寻找一种较为理想的光传输介质解决办法。

图1 光通信改变世界

20世纪60年代早期，曾有各种传光方式探索，例如用空心光波导管、透镜(或反射镜)阵列等，但都不能达到预期目的;也有不少人试探石英光纤传光的可能性，却很少有人相信它可以用在长距离通信上，因为当时作为光导纤维材料的石英玻璃损耗很大，直到20世纪60年代中期，优质光学玻璃的传输损耗仍高达1000 dB/km，并且普遍认为很难降低。在几乎毫无希望的情况下，英国标准电信研究所的华裔科学家高锟(Kao K. C.)博士(图2)于1966年发表了一篇奠定光纤通信基础的重要论文，他指出：光导纤维的高损耗不是其本身固有的，而是由材料中所含杂质引起的，如果降低材料中的杂质含量，便可极大地降低光纤损耗。他还预言，通过降低材料杂质含量和改造工艺，可使光纤损耗下降到20 dB/km;通过原材料的提纯能制造出适于长距离通信使用的低损耗光纤。在这一理论推断的引导下，1970年，美国康宁玻璃公司首先制成了衰减为20 dB/km的低损耗石英光纤。这是光通信发展的划时代事件，它使人们确认光导纤维完全能胜任作为光通信的传输介质，确立了光通信向光纤通信方向发展的明确目标，揭开了光纤通信发展的新篇章，是通信技术发展史的一次重大变革。同时，1970年，美国贝尔实验室、日本电气公司NEC和苏联先后研制成功室温下连续工作的双异质结半导体激光器。这两种技术的结合促进了光通信的新生，促使通信技术从实验室研究跃入到光纤通信实用化。因此，1970 年被称为光通信的“元年”。

图2 诺贝尔物理学奖获得者高锟

原标题：光通信器件的发展历史、现状与趋势

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