الاتصال عبر الألياف البصرية
التاريخ

في عام 1880 قام الكسندر غراهام بيل ومساعده تشارلز سمنر تينر بعمل سبق في مجال الاتصال بالالياف الضوئية، الفوتوفون (نظام الصوت البصري)، في مختبر فولتا الخاص ببيل في واشنطون دي.سي، وقد اعتبره بيل أهم اختراع له، يسمح الجهاز بنقل الصوت على شعاع من الضوء،
في 3-حزيران-1880 قام بيل باجراء أول اتصال لاسلكي هاتفي بين عمارتين، تبعدان عن بعضهما 213 متر،  تبعا لاستخدامه وسط نقل جوي، الفوتوفون لن يثبت عمليا حتى يحدث تقدم في تقنيات الليزر والألياف البصرية حتى تتم عملية النقل الآمن عن طريق الضوء، الاستخدام العملي الفعلي الأول لهذه التقنية كانت استخدامات عسكرية في أنظمة الاتصالات بعد عدة عقود لاحقة.
في عام 1954 برهن هارولد هوبكنز وناريندر ساي كاباني أنه يمكن نقل الضوء عبر ألياف الزجاج المدلفن. علما أنة في البداية كان الاعتقاد ان الضوء ينتقل عبر الوسط المستقيم فقط.
في عام 1966 اقترح تشارلز كاو وجورج هوخام الألياف الضوئية في مختبرات stc (STL) في هارلو بإنجلترا، عندما أظهرت أن الخسائر بمقدار 1000 ديسيبل / كم في الزجاج الموجود (بالمقارنة مع 5-10 ديسيبل / كم في الكبل المحوري) بسبب الملوثات التي يمكن إزالتها.
تم تطوير الألياف البصرية بنجاح في عام 1970 من قبل كورنينج لأعمال الزجاج، مع تأثيرات ضعف منخفضة بما فيه الكفاية لأغراض الاتصالات (حوالي 20 ديسيبل / كم)، وفي الوقت نفسه تم تطوير ليزر اشباه الموصلات التي كانت مضعوطة مما جعلها مناسبة لنقل الضوء عن طريق كيبلات الألياف البصرية لمسافات بعيدة.
بعد فترة من البحث بدءا من عام 1975، تم تطوير أول نظام اتصالات الألياف البصرية التجارية، والتي تعمل في طول موجة حوالي 0.8 ميكرون وتستخدم أشعة ليزرأشباه الموصلات GaAs.
ويعمل هذا النظام من الجيل الأول بمعدل بتات يبلغ 45 ميجابت/ثانية ع تباعد مكرر يصل إلى 10كم. وفي وقت قريب من يوم 22 نيسان / أبريل 1977، أرسلت الهيئهة العامة للهاتف العام والإلكترونيات أول حركة هاتفية حية من خلال الألياف البصرية بمعدل إنتاجية تبلغ 6 ميغابت / ثانية في لونغ بيتش بكاليفورنيا.
وفي تشرين الأول / أكتوبر 1973، وقعت كورنينج غلاس عقدا للتطوير مع CSELT وPirelli يهدف إلى اختبار الألياف الضوئية في بيئة حضرية: ففي أيلول / سبتمبر 1977، تم نشر الكبل الثاني في
سلسلة الاختبارات هذه، المسمى cos-2، خطين 9كم في تورينو لأول مرة في مدينة كبيرة، بسرعة 140 ميغابت / ثانية.
وقد تم تطوير الجيل الثاني من اتصالات الألياف البصرية للاستخدام التجاري في أوائل الثمانينيات، تعمل على موجة 1.3 ميكرومتر، وتستخدم ليزر اشباه الفلزات InGaAsP. كانت هذه الأنظمة محدودة في البداية عن طريق تشتت الألياف متعددة الأوضاع، وفي عام 1981 تم الكشف عن الألياف أحادية الأسلوب لتحسين أداء النظام إلى حد كبير، ولكن من الصعب تطوير وصلات عملية قادرة على العمل مع الألياف أحادية النمط. في عام 1984، كانت قد وضعت بالفعل كابل الألياف البصرية التي من شأنها أن تساعد على مزيد من التقدم نحو جعل كابلات الألياف البصرية التي من شأنها أن تلف العالم. كان مزود الخدمة الكندي ساسكتل قد أنجز بناء ما كان بعد ذلك أطول شبكة فيبروبتيك تجارية في العالم، والتي غطت 3,268 كم وربطت 52 مجتمعا. وبحلول عام 1987، كانت هذه الأنظمة تعمل بمعدلات بتات تصل إلى 1.7 غيغابت/ثانية مع تباعد مكرر يصل إلى 50 كم.
وكان أول كابل هاتف عبر الأطلسي لاستخدام الألياف البصرية TAT-8، على أساس تكنولوجيا تضخيم الليزر لديسورفير، وبدأت بالعمل في 1988.
وتعمل أنظمة الألياف الضوئية من الجيل الثالث عند 1.55 ميكرومتر وتسببت في خسائر تبلغ حوالي دب / كم 0,2. وقد حفز هذا التطور من خلال اكتشاف الزرنيخ الغاليوم الإنديوم وتطوير الفوتوديود إنديوم غاليوم أرسينيد من قبل Pearsall. وقد تغلب المهندسون على صعوبات سابقة مع انتشار النبض عند طول الموجة باستخدام أشعة أشباه الموصلات التقليدية InGaAsP. وقد تغلب العلماء على هذه الصعوبة باستخدام ألياف متغيرة التشتت مصممة للحد الأدنى من التشتت عند 1.55 ميكرون أو عن طريق الحد من طيف الليزر إلى وضع طولي واحد. وأتاحت هذه التطورات في نهاية المطاف لنظم الجيل الثالث العمل تجاريا عند 2.5 غب/ثانية مع تباعد مكرر يزيد على 100 كم.
واستخدم الجيل الرابع من أنظمة الاتصالات الضوئية البصرية التضخيم البصري لتقليل الحاجة إلى المكررات وتعدد الإرسال بتقسيم الطول الموجي لزيادة قدرة البيانات. وأسفر هذان التحسينان عن ثورة أدت إلى مضاعفة قدرة النظام كل ستة أشهر ابتداء من عام 1992 إلى أن تم التوصل إلى معدل بتات قدره 10 تيرابايت / ثانية بحلول عام 2001. وفي عام 2006، تم التوصل إلى معدل بتات قدره 14 تيرابايت / ثانية على مدى واحد خط 160 كم باستخدام مكبرات الصوت الضوئية.
ويركز تطوير الجيل الخامس من اتصالات الألياف البصرية على توسيع نطاق الطول الموجي الذي يمكن أن يعمل عليه نظام WDM.وتغطي نافذة الطول الموجي التقليدية، المعروفة باسم النطاق سي، مدى الطول الموجي 1.53-1.57 مكرومتر، والألياف الجافة لديها نافذة خسارة منخفضة واعدة بتمديد هذا النطاق إلى 1.30-1.65 ميكرومتر. وتشمل التطورات الأخرى مفهوم «سوليتونس البصرية»، النبضات التي تحافظ على شكلها من خلال مواجهة آثار التشتت مع الآثار غير الخطية للألياف باستخدام نبضات من شكل معين.
وفي أواخر التسعينيات وحتى عام 2000، توقع المروجون في مجال الصناعة وشركات البحوث مثل ك م أي وار اتش كي زيادة كبيرة في الطلب على عرض النطاق الترددي للاتصالات بسبب زيادة استخدام الإنترنت وتسويق مختلف الخدمات الاستهلاكية التي تعتمد على عرض النطاق الترددي مثل الفيديو حسب الطلب. حركة بيانات بروتوكول الإنترنت آخذة في الازدياد بشكل كبير، بمعدل أسرع من تطور الدوائر المتكاملة قالتيد زادت بموجب قانون مور. غير أن التوجهات الرئيسية في هذه الصناعة، منذ انفجار فقاعة دوت كوم خلال عام 2006، تتمثل في توطيد الشركات ونقل الأعمال إلى الخارج لتخفيض التكاليف. وقد استفادت شركات مثل Verizon وAT&T من اتصالات الألياف البصرية لتقديم مجموعة متنوعة من البيانات عالية الإنتاجية وخدمات النطاق العريض لمنازل المستهلكين.