網(wǎng)上營(yíng)業(yè)廳
掌上營(yíng)業(yè)廳
2019年，數(shù)碼博主@老師好我叫何同學(xué)的一條5G測(cè)評(píng)視頻引爆全網(wǎng)，足見大眾對(duì)“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(shù)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(hào)通過基站發(fā)射出去，再由手機(jī)接收5G信號(hào)，因此我們才能正常上網(wǎng)瀏覽、看視頻。5G信號(hào)到達(dá)基站后，再通過電纜、光纖等有線介質(zhì)傳輸?shù)诫娦艡C(jī)房。電信機(jī)房的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備通過光纖連接。正是有了光纖在機(jī)房做數(shù)據(jù)傳輸支撐，才有了5G信號(hào)。
《科學(xué)美國(guó)人》雜志曾評(píng)價(jià)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(huì)有今天的互聯(lián)網(wǎng)和通信網(wǎng)絡(luò)?！比缃?，新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革在全球深入發(fā)展，各個(gè)領(lǐng)域?qū)W(wǎng)絡(luò)的依賴不斷增強(qiáng)。在通信建設(shè)高需求的帶動(dòng)下，我國(guó)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(guó)累計(jì)建設(shè)開通5G基站231萬個(gè)，總量占全球超過60%，實(shí)現(xiàn)了“縣縣通5G”“村村通寬帶”，成為光纖通信技術(shù)世界最先進(jìn)的國(guó)家之一。
今天就來帶大家了解中國(guó)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(shí)現(xiàn)光通信的產(chǎn)品前后經(jīng)歷了100多年的時(shí)間。
1842年，瑞士物理學(xué)家Jean-Daniel Colladon演示了一個(gè)簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)，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(shí)驗(yàn)中，光從水中射向空氣，當(dāng)入射角大于某一角度時(shí)，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(jìn)，實(shí)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(shí)驗(yàn)，可以依靠光折射現(xiàn)象來引導(dǎo)光線的理論被提出。
1887年，英國(guó)科學(xué)家Charles Vernon Boys在實(shí)驗(yàn)室里先將玻璃棒加熱，再用弓箭將玻璃棒射出，箭帶動(dòng)熱玻璃在實(shí)驗(yàn)室里拉出了一道長(zhǎng)長(zhǎng)的玻璃纖維，世界上第一根光纖就此誕生。
高錕在英國(guó)的標(biāo)準(zhǔn)電信實(shí)驗(yàn)室測(cè)量熔融石英的透明度（圖片來自中國(guó)電信博物館）
1966年，就職于英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)電信實(shí)驗(yàn)有限公司的華裔科學(xué)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(guó)首次制造出了3條長(zhǎng)達(dá)30米長(zhǎng)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(jìn)入“光速時(shí)代”。
我國(guó)的光纖通信發(fā)展
只要提到我國(guó)的光纖通信發(fā)展就不得不提到我國(guó)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(guó)電信博物館）
20世紀(jì)70年代，美國(guó)、英國(guó)和日本等國(guó)相繼調(diào)動(dòng)頂尖科研資源花巨資研制光纖通信技術(shù)，此時(shí)的中國(guó)則受到西方科技封鎖的影響，再加上新中國(guó)成立初期基礎(chǔ)工業(yè)薄弱，光纖通信的研制工作舉步維艱，進(jìn)展非常緩慢。
就在這時(shí)，武漢郵電科學(xué)研究院的趙梓森院士在仔細(xì)研究高錕（K.C.Kao）發(fā)表的關(guān)于光纖通信的論文《光頻率介質(zhì)纖維表面波導(dǎo)》后發(fā)現(xiàn)了光纖通信技術(shù)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(jí)領(lǐng)導(dǎo)支持和發(fā)展中國(guó)的光纖通信研究，在一無技術(shù)、二無設(shè)備、三無人員的情況下，開始了中國(guó)的光纖攻關(guān)。
經(jīng)過近三年的努力，我國(guó)第一根實(shí)用型、短波長(zhǎng)和階躍型石英光纖終于在武漢郵電大學(xué)科學(xué)研究院內(nèi)誕生，在此基礎(chǔ)上我國(guó)第一條光纖通信線路也開始了生產(chǎn)建設(shè)，我國(guó)光纖通信技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新紀(jì)元正式開啟。
在1977年舉辦的“郵電部工業(yè)學(xué)大慶展覽會(huì)”上，趙梓森通過自行研制的光纖，成功傳輸黑白電視信號(hào)，引起了國(guó)家的重視，光纖通信因此被破格列為國(guó)家重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目，我國(guó)的光纖通信技術(shù)從此邁入了“快車道”。
光纖、激光器、通信機(jī)是光纖通信的三個(gè)基本要素。光纖雖然制造出來了，另外兩者在當(dāng)時(shí)都是空白，如果單靠自力更生需要很長(zhǎng)時(shí)間的摸索，會(huì)極大地延誤光纖通信在我國(guó)的推廣使用?！霸诋?dāng)時(shí)落后的生產(chǎn)設(shè)備和工藝條件下，想自力更生去攻關(guān)，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(dāng)時(shí)的勇氣。他堅(jiān)持認(rèn)為，試驗(yàn)條件不是最重要的，關(guān)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(jiān)持下，光纖通信的三道“難關(guān)”都相繼被攻克了。
“八二工程”——光纜建設(shè)現(xiàn)場(chǎng)
1981年9月，郵電部和國(guó)家科委確定在武漢建立一條光纜通信實(shí)用化系統(tǒng)，意在通過實(shí)際使用完成我國(guó)光纖通信商用試驗(yàn)以定型推廣。一年后的12月31日，中國(guó)光纖通信的第一個(gè)實(shí)用化系統(tǒng)——“八二工程”按期全線開通并正式進(jìn)入武漢市話網(wǎng)，這也標(biāo)志著中國(guó)進(jìn)入了光纖數(shù)字化通信時(shí)代。
1982年，武漢郵電科學(xué)研究院與武漢電信合作，在漢口、武昌之間建成我國(guó)第一個(gè)實(shí)用化的國(guó)產(chǎn)光纖通信工程。
1989年，我國(guó)第一條長(zhǎng)途干線光纜——寧漢光纜開工，經(jīng)過兩年多的艱苦建設(shè)，于1991年建成開通。在寧漢光纜正式通過施工驗(yàn)收的第三天早上，中央人民廣播電臺(tái)向全世界轉(zhuǎn)播了《人民郵電》報(bào)的一則消息：“郵電部決定，今后中國(guó)將不再建設(shè)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?guó)通信光纜骨干網(wǎng)建設(shè)的新時(shí)代開始了。
1994年5月12日，郵電部公布的《全國(guó)郵電“九五”計(jì)劃綱要》第一次系統(tǒng)性地提出：到20世紀(jì)末，我國(guó)將全面建成“八縱八橫”、覆蓋全國(guó)省會(huì)城市和重點(diǎn)地區(qū)、連通世界的光纜傳輸骨干網(wǎng)。一個(gè)規(guī)?？涨?、科學(xué)先進(jìn)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(zhǎng)2754公里，“八縱八橫”光纜網(wǎng)建設(shè)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(chǎng)（圖片來源中國(guó)電信博物館）
蘭西拉光纜干線開通暨江澤民主席題詞紀(jì)念雕塑揭幕儀式 （圖片來源：中國(guó)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(yàn)收。廣昆成光纜干線的竣工投產(chǎn)，標(biāo)志著歷時(shí)8年、總長(zhǎng)達(dá)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(guó)家陸續(xù)出臺(tái)各項(xiàng)促進(jìn)光纖網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的政策，在此背景下，國(guó)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(guó)內(nèi)光纖光纜供不應(yīng)求背景下，光纖光纜全產(chǎn)業(yè)鏈迎來量?jī)r(jià)齊升的黃金時(shí)代。
2019年，我國(guó)科研人員首次實(shí)現(xiàn)了1.06P/S超大容量波分復(fù)用及空分復(fù)用的光傳輸系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，這項(xiàng)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)一根光纖近300億人同時(shí)通話，它的成功也標(biāo)志著我國(guó)在“超大容量、超長(zhǎng)距離、超高速率”光通信系統(tǒng)研究領(lǐng)域邁向了新的臺(tái)階。
47年后的今天，中國(guó)成為光纖通信技術(shù)世界最先進(jìn)的國(guó)家之一，全國(guó)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(guó)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(luò)，是建設(shè)制造強(qiáng)國(guó)和網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國(guó)中的“兩翼”和“雙輪”，是新型基礎(chǔ)設(shè)施的重要組成和承載底座。5G為社會(huì)各業(yè)提供了穩(wěn)定的通信環(huán)境，光纖技術(shù)更是為5G的應(yīng)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(dòng)計(jì)劃、“中國(guó)制造2025”“一帶一路”大數(shù)據(jù)等國(guó)家政策的推動(dòng)，我國(guó)光纖光纜發(fā)展前景可期。
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