광섬유 통신의 역사

고대부터 인간의 장거리 의사 소통에 대한 수요는 결코 줄어들지 않았습니다. 시간이 지남에 따라 Beacon에서 Telegraph까지, 그리고 1940 년 첫 동축 케이블의 공식 서비스로, 이러한 통신 시스템의 복잡성과 정밀도도 지속적으로 개선되었습니다. 그러나 이러한 통신 방법 각각에는 한계가 있습니다. 전기 신호를 사용하여 정보를 전송하는 것이 빠르지 만 전송 거리는 전기 신호의 쉬운 감쇠로 인해 많은 수의 리피터가 필요합니다. 마이크로파 통신은 공기를 매체로 사용할 수 있지만 캐리어 주파수에 의해 제한됩니다. 세기 중반까지는 사람들이 정보를 전송하기 위해 빛을 사용하면 과거에는 존재하지 않았던 많은 중요한 이점을 가져올 수 있다는 것을 깨달았습니다.

그러나 그 당시 광학 신호를 전송하기위한 일관된 광원 또는 적합한 매체는 없었으므로 광학 통신은 항상 개념이었습니다. 레이저의 발명이 첫 번째 문제를 해결 한 것은 1960 년대까지는 아니었다. 1970 년대에 Corning Glass Works는 두 번째 문제를 해결하기 위해 고품질의 낮은 감쇠 광섬유를 개발했습니다. 이 시점에서, 광 섬유에서 전달 된 신호의 감쇠는 광섬유 통신의 아버지 Gao Kun이 제안한 20 킬로미터 당 20 데시벨 (20db\/km) 임계 값보다 처음으로 낮아서 광학 섬유의 통신 매체로서 광섬유의 가능성을 입증했다. 동시에, 물질로서 갈륨 비 세나이드 (GAA)를 사용하는 반도체 레이저는 또한 작은 크기의 이점으로 인해 광섬유 통신 시스템에서 발명되고 널리 사용되었다. 1976 년 44.7 MBIT의 속도를 가진 최초의 광섬유 통신 시스템은 미국 애틀랜타의 지하 파이프 라인에서 태어났습니다.

5 년간의 연구 개발 기간이 지난 후, 최초의 상업용 광섬유 통신 시스템은 1980 년에 시작되었습니다. 이것은 인류 역사상 최초의 광섬유 통신 시스템으로, 800 나노 미터의 파장이 광원으로 45MB\/s (초당 비트)의 파장을 사용하는 갈륨 아르 세 나이드 레이저를 사용하는 최초의 광섬유 통신 시스템입니다.

2 세대 상업용 광섬유 통신 시스템은 1980 년대 초에 1300 나노 미터의 파장을 가진 Ingaas 레이저를 사용하여 개발되었습니다. 초기 광섬유 통신 시스템은 분산 문제의 영향을 받았지만 1981 년 단일 모드 섬유의 발명은이 문제를 극복했습니다. 1987 년까지 상업용 광섬유 통신 시스템의 전송 속도는 1.7GB\/s에 도달했으며, 첫 번째 광섬유 통신 시스템의 속도보다 거의 40 배 빠릅니다. 동시 전송 전력 및 신호 감쇠의 문제도 크게 개선되어 50km의 간격으로 리피터가 신호를 향상시켜야합니다. 1980 년대 후반, EDFA의 탄생은 광학적 통신의 역사에서 이정표 사건이었습니다. 광섬유 통신에서 직접 광학 릴레이를 가능하게하여 장거리 고속 전송을 가능하게하고 DWDM의 탄생으로 이어졌습니다.

3 세대 광섬유 통신 시스템은 파장이 155 0 나노 미터의 광원을 가진 레이저를 사용하며 신호 감쇠는 0. 킬로미터 당 2 데시벨만큼 낮은 것으로 감소되었습니다 (0.2db\/km). 이전에, 갈륨 비 세나이드 인듐 포스페이드 레이저를 사용한 광섬유 통신 시스템은 종종 맥박 확산 문제를 겪었지만 과학자들은 이러한 문제를 해결하기 위해 우수한 분산 형 섬유를 설계했습니다. 이 섬유는 1550 나노 미터 광파를 전송할 때 거의 분산이 없어서 레이저 스펙트럼을 단일 세로 모드로 제한 할 수 있습니다. 이러한 기술 혁신은 3 세대 광섬유 통신 시스템의 전송 속도가 2.5GB\/s에 도달 할 수있게 해주 었으며, 리피터 사이의 거리는 최대 100km에 도달 할 수 있습니다.

4 세대 광섬유 통신 시스템은 리피터의 필요성을 더욱 줄이기 위해 광학 증폭기를 도입합니다. 또한 WDM (Wingrength Division Multiplexing) 기술은 전송 속도를 크게 증가시킵니다. 이 두 기술의 개발로 인해 광섬유 통신 시스템의 용량이 크게 도약되어 6 개월마다 두 배가되었습니다. 2001 년까지 10TB\/s의 놀라운 속도에 도달했으며, 이는 1980 년대 광섬유 통신 시스템의 200 배입니다. 최근 몇 년 동안, 전송 속도는 14TB\/s로 추가로 증가하여 160km마다 1 개의 리피터 만 필요로했다.

5 세대 광섬유 통신 시스템의 개발의 초점은 파장 분할 멀티플렉서의 파장 작동 범위를 확장하는 것입니다. 일반적으로 'C 밴드'로 알려진 전통적인 파장 범위는 대략 1530 나노 미터와 1570 나노 미터 사이이며, 새로운 밴드의 건조 섬유의 저 손실 밴드는 1300 나노 미터와 1650 나노 미터로 확장됩니다. 또 다른 개발 기술은 광 섬유의 비선형 효과를 활용하여 펄스가 분산에 저항하고 원래 파형을 유지할 수 있도록하는 광 섬유의 비선형 효과를 사용하는 광학 솔리톤의 개념을 도입하는 것입니다.

1990 년부터 2000 년까지 광섬유 통신 산업은 인터넷 폼의 영향으로 인해 크게 증가했습니다. 또한, 주문형 비디오와 같은 일부 새로운 네트워크 응용 프로그램은 인터넷 대역폭의 성장이 무어의 법칙에 의해 예상되는 통합 회로 칩에서 트랜지스터의 증가 속도를 초과합니다. 인터넷 폼의 파열에서 2006 년까지, 광섬유 통신 산업은 기업의 통합과 아웃소싱을 통한 비용 절감을 통해 수명을 계속했습니다.