饭游网光纤通信历年大事记(光纤大事记)
历史总是由少数英雄推动并改变的。漫步光纤通信历史浩瀚星河，也总能不经意间拾起几颗珍贵独特的贝壳，透露着浩瀚的光芒，照耀你我。比如光通信历史上一些惊人的发现，在电子学，光学，光子学，数字信号处理，自动控制，软件等等相关的学科，大都如此。下面让我们怀着崇拜的心情来回顾这段历史，审视他们曾经的工作。
1880年，亚历山大·贝尔发明了光线电话机（photophone），随后创立了贝尔电话公司，也应当是后来ATT的前身，造就了Bell实验室长达半个多世纪的辉煌。
1948年，Bell实验室的克劳德. 香农推导了通信的数学理论模型，提出了熵的概念，开创了信息论，使通信和编码成为一门正式的定量计算科学。
1957年，ArthurSchawlow受到Charles Townes微波辐射放大工作的启发，揭示了激光器的工作原理。
1966年，华人科学家高锟推导了透明玻璃纤维的损耗极限在20dB/km以下，并且预言能够用于通信，提出了光纤通信的设想，引领了光纤通信研究的热潮。
1970年，列宁格勒的洛夫物理学院Zhores Alferov研究组和Bell实验室的Mort Panish及Izuo Hayashi先后发明了室温运转的连续光半导体激光器，为后续的激光的应用研究奠定了基础。
1973年，Stolen and Ippen 首次展示并验证了光纤中的拉曼放大效应，但直到2000年左右拉曼放大器才被研究人员广泛关注。
1976年，世界第一条民用光纤通信线路开通，人类通信进入“光速时代”。同年，中国第一根实用化光纤在武汉邮电科学研究院诞生，开启新中国光纤通信技术和产业发展的新纪元。赵梓森院士被称为“中国光纤之父”。
1982年，我国第一个光纤通信系统工程——“八二工程”按期开通，武汉市民可以通过光纤打电话，开创了我国数字化通信新纪元。
1987年，英国南安普顿大学的David Payne团队宣布发明了第一台掺铒光纤放大器（EDFA），这一划时代的发明成为后来长距光传输的重要基石，也让曾经的3R中继成为历史。
1988年，Bell实验室的Lin Mollenauer演示了4000km单模光纤光孤子传输，描绘了光孤子长距传输的美好愿景。
1993年，Bell实验室的Andrew Chraplyvy等人在色散管理光纤链路上实现了8波长10G/s的传输，传输距离达到280km。色散补偿光纤（DCF）也正式登上长距光通信的历史舞台。
1996年，波分复用技术（WDM）正式走向商用，后来成为支撑30年大容量光传输系统扩容升级的重要基础。华人科学家厉鼎毅博士被称为“WDM之父”。
2002年，Bell实验室首次验证了40Gb/s的DPSK可用于长距高速传输，4000km，同时还引入了非线性补偿技术。
2003年，国际电信联盟电信标准化组织（ITU-T）将千兆无源光网络（GPON）标准化，成为后来将宽带数字化上网体验带入千家万户的使能技术。
2004年，英国的伦敦大学学院的Michael Taylor首次提出基于数字信号处理（DSP）的相干光通信。首次让人们意识到利用DSP技术在数字域补偿光纤损伤的可行性，并展示了数字相干DSP的强大能力，使之成为最近15年光通信领域的热门话题，也是未来高速光通信必不可少的关键技术。
2007年，Nortel公司，Bell实验室，西门子，埃因霍恩大学机构相继实验验证了基于数字信号处理（DSP）的40G，100G相干光通信，为相干光技术走向实用向前又迈进了一大步。
2008年，墨尔本大学William Shieh团队首次提出OFDM在相干光通信中应用，即CO-OFDM，并开展了较为完善的系列理论及系列实验研究。
2009年，Bell 实验室提出超信道（superchannel）传输概念，并实验演示了1.2Tb/s的超信道传输。
2010年，Bell实验室的Rene Essiambre等人研究了光纤通信系统的非线性香农极限，人们开始意识到单模光纤容量的上限，带宽不再是光纤取之不尽的资源。同年，ITU-T发布了万兆无源光网络（XG-PON/10G PON）标准。
2011年，Bell实验室的Peter Winzer等人发表空分复用（SDM）技术提升光纤传输容量的研究文章，开创了空分复用技术这一全新的研究领域，有望成线性倍数提高光纤系统传输容量。同年，在Bell实验室的帮助下，阿尔卡特–朗讯公司首次将100G相干光技术成功商用，标志着相干光通信商业时代的到来，为容量升级拉开了序幕，100G系统成功上位，40G系统惨遭淘汰。
2012年，ITU-T将灵活栅格WDM（Flexible grid WDM）标准化，为未来灵活光网络弹性扩容及系统频谱效率优化提供了便利条件。同年，Bell实验室实验验证了星座概率整形（PCS）技术应用于高速相干光通信提升性能的可行性，从此为下一代相干光通信系统和设备指明了技术方向。
2013年，Acacia将硅光集成器件用于相干光模块，并与2014年开始为客户送样，标志着硅光集成技术从研究走向实用，将创造极大的商业价值。
2014年，华为，Acacia，Ciena等公司开发了200G相干光模块，单波速率加倍。
2015年，ITU-T将4×10 TWDM PON正式列为NG-PON2标准的技术方案。
2016年，ITU-T定义了低损耗、低非线性光纤的标准，有望成为未来新铺设光缆的首先，可以支持更长距离的传输。
2017年，华为将硅光技术成功用于数字相干光模块。
2018年，Lumentum和华为率先在业内成功研发低损耗的MxN 无色无向无阻塞（CDC）的波长选择形状（WSS），有力地支撑未来大容量的全光交叉走向实用。同年，中国信息通信科技集团宣布100G相干硅光芯片商用投产，这在国内业界首开先例，标志核心技术向国产化转移。
2019年，华为发布SuperC 波段的6THz超宽带传输解决方案。同年，中国信息通信科技集团研究人员在国内首次实现1.06P/S超大容量波分复用及空分复用的光传输系统实验，可以实现一根光纤上近300亿人同时通话，1秒之内传输约130块1TB硬盘所存储的数据，标志着我国将朝着“超大容量、超长距离、超高速率”光通信技术前沿不断迈进。
2020年，华为，Ciena先后发布单波800G传输光模块，并完成商用试点，800G超高速时代已然来临，商用系统容量达到48T。
归结起来，综合考虑技术和商用系统的容量和单波速率，光通信历史大至可以划分为四个阶段，如图1所示。
图1. 光通信经历的几个阶段及对应的调制格式和主要接收方式
虽然在主要核心发明被美英俄等国家占据，如激光器，放大器，光纤，WDM等，但是在光通信系统设备及解决方案上，我国的华为，中兴，烽火等也是逐渐开始在全球高科技竞赛中崭露头角，小试牛刀，甚至在5G设备和超高速光DSP芯片方面，华为已经开始引领全球光通信产品及标准的潮流。
从国家层面来看，从最初的 ‘八二工程’全长13.3千米，速率8.448M/S，传输120路电话，到现在我们的大容量空分波分技术已可实现一根光纤上近300亿人同时通话，1秒之内传输约130块1TB硬盘所存储的数据，过去的20多年里，我们信息基础设施及通信技术研究还是取得十分显著的进步，在光通信领域，特别是通信设备和“三超技术”方面已经可以与世界豪强同台竞技，甚至在5G时代或许将走向世界前列。同时关键技术，国之重器自主知识产权占比逐渐加大，自主研发能力明显增强。
取得成绩，弯道超车，沾沾自喜的同时，我们还应该要明白，我们过去走过的路，是先驱们摸爬滚打探索过的，后来者顺着他们的标志，或踩着前辈们的尸体，自然容易看到方向，找准出路。但是我们应该心怀敬畏，尊重规律，成功的背后，也有很多走过的弯路，甚至是失误。今天也来说说一二。
1.色散位移光纤（DSF）
将单模光纤在1550nm处的色散也减小到0，有效地提高色散容忍度，提高传输速度，延长传输距离，这自然是个非常好的想法。但由于当时可能对光纤的非线性效应，特别是四波混频（FWM）,认识不清，导致有些地方铺设了大量的DSF之后，过了几年之后发现，完了这是个坑，0色散会引起WDM系统中极大的FWM效应，影响传输质量。这个可是坑惨了日本吧，那个年代最先用上DSF，当时可谓是风光无限，引领风骚，但会留下后遗症，只好在旧DSF光纤上用L波段传输。好在，后来人们意识到这个问题后及时找到了修补的办法，避免后人再犯错，即非零色散位移光纤（NZ-DSF）。
2.子孤子通信
这也是一个非常好的想法，利用非线性效应对脉冲的压缩来抵消由于色散造成的脉冲展宽，从而实现长距传输。理论上它完全摆脱了光纤色散对传输速率和通信容量的限制，当时被认为是最有前景的技术之一。然而，当相干探测结合DSP技术兴起的时候，谁在裸泳，一看便知。至今单纯研究光孤子通信的都不多了，更别说商用了。当然得多说一句，最近两年流行的非线性付里叶变换（NFT）与光孤子传输确实也是有一定的联系的。不过，10年之内依然不会是业界的关注点。
3.TWDM PON
4波10G PON复用组合成更高速率的PON，看似考虑到了平滑演进，但标准过于激进，对可调谐激光器技术太乐观，低估了运营商对成本的敏感度，高估了产业链成熟度和大众对接入网络提速升级的需求。该技术自2012年被某司推成NGPON2标准重要方案至今依然没有吸引较多运营商和器件厂商的关注，商用化更是无从谈起。大多数设备商和运营商更看好10G PON之后的接入速率应该是50G PON，而不是40G。所以明义上是标准化了，其实事实上基本是个被业界打入冷宫甚至废弃的标准。
4.40G传输技术
采用差分QPSK结合自相干检测，在当时也算得上是很好的方案。但为什么没有取得商业成功呢？主要原因还是当时没有统一的思路和标准，各自为政，导致产业链分散，关键是模拟相干对偏振态变化、PMD敏感，最终在数字相干技术面临败得一塌糊涂。
诚然，像《庆余年》一样，以现代人思维去看待历史中的问题，自然是bug般上帝视角的存在。我以这种戏谑的语气评价当时的技术，大有事后诸葛的后觉嫌疑。当然，我列举这些不成功技术案例的目的，并不是为了否定前人的研究和探索，相反是要让我们重视他们，正视他们，力争以更全面的视野去做研究，做产品。就像这次疫情发生后，湖北所表现出来的现象是一样的，社会秩序无序到有序，甚至诊疗方案也是在摸索试验中调整优化的，人总是会犯错误，在批评的同时，应该要有勇气接受。想必做研究，做产品亦是如此，敢于创新尝试，尊重过程结果。做了试试看吧，效果日后见分晓，大不了发现前面有坑，回头另起炉灶再来一次。
光纤通信的历史，人类文明的历史进程归根结底还是由广大人民决定的，掌握在你我每一个光通信人手中 。一起加油吧，每个人都发挥一点光和热，做更专业的研究，更成功的产品，一定会照亮历史的星空，让后人不迷路。
参考文献
[1]https://baijiahao.baidu.com/s?d=1625275105075866538&wfr=spider&for=pc
[2]https://link.springer.com/chapter/10.1007/978-0-387-21583-9_1
[3]https://new.qq.com/omn/20180509/20180509B05YM1.html?pc
[4]Liu, Xiang. �Evolution of Fiber-Optic Transmission and Networking toward the 5G Era.� iScience 22 (2019):489.
[5]https://rethinkresearch.biz/articles/fiber-capacity-doubled-by-huawei-super-c-band/
[6]http://tech.cnr.cn/list/201206/t20120620_509975008.shtml
注：本文首发于本人微信公众号：光通信充电宝。
作者：华仔
如需转载请说明来源，谢谢！