תקשורת מבוססת סיב אופטי
היסטוריה

בשנת 1880 אלכסנדר גרהם בל ועוזרו צ'ארלס סאמנר טיינטר יצרו גרסה מוקדמת של תקשורת באמצעות אור, הפוטופון, במעבדת וולטה שהוקמה באותם זמנים בוושינגטון די. סי. בל ראה את הפוטופון כהמצאה החשובה ביותר שלו. המכשיר איפשר העברת קול על גבי אלומת אור. ב-3 ביוני 1880, ביצע בל את שידור הטלפון האלחוטי הראשון בעולם בין שני בניינים, במרחק של כ-213 מטרים זה מזה. בשל השימוש שלו בתווך אטמוספירי, הפוטופון לא יתברר כמעשי עד שההתקדמות בטכנולוגיות לייזר וסיבים אופטיים תאפשר העברה מאובטחת של אור. השימוש המעשי הראשון של הפוטופון הגיע במערכות תקשורת צבאיות עשורים רבים לאחר מכן.
בשנת 1954 הפיזיקאים הרולד הופקינס ונרינדר סינג קאפאני הראו שסיבי זכוכית מגולגלים מאפשרים העברת אור. כעשור לאחר מכן, בשנת 1963, Jun-ichi Nishizawa, מדען יפני מאוניברסיטת טוהוקו, הציע שימוש בסיבים אופטיים לתקשורת. נישיזאווה המציא את דיודת ה-PIN ואת טרנזיסטור האינדוקציה הסטטי (Static induction transistor), שניהם תרמו לפיתוח תקשורת סיבים אופטיים.
בשנת 1966 צ'ארלס ק. קאו וג'ורג' הוקהאם במעבדות הטלקומוניקציה הסטנדרטיות הראו שההפסדים (כלומר הניחות באות) של 1,000 dB/km בזכוכית (לעומת 5–10 dB/km בכבל קואקסיאלי) נבעו ממזהמים שניתן להסירם.
סיב אופטי עם ניחות נמוך מספיק למטרות תקשורת (כ-20 dB /km) פותח בשנת 1970 על ידי חברת "קורינג" (Corning Glass Works). באותה שנה פותחו גם לייזרים מוליכים למחצה מסוג GaAs שהיו קומפקטיים ולכן מתאימים להעברת אור דרך כבלי סיבים אופטיים למרחקים ארוכים.
לאחר תקופת מחקר שהחלה ב-1975, פותחה מערכת הטלקומוניקציה המסחרית הראשונה בסיבים אופטיים שפעלה באורך גל בסביבות 0.8 מיקרומטר והשתמשה בלייזרי מוליכים למחצה מסוג GaAs. מערכת הדור הראשון הזו פעלה בקצב סיביות של 45 Mbit/s. ב-22 באפריל 1977, חברת "General Telephone and Electronics" שלחה את תעבורת הטלפון החיה הראשונה דרך סיבים אופטיים בקצב של כ-6 Mbit/s בלונג ביץ', קליפורניה.
הדור השני של תקשורת סיבים אופטיים פותח לשימוש מסחרי בתחילת שנות ה-80, פעל באורכי גל של כ-1.3 מיקרומטר והשתמש בלייזרי מוליכים למחצה מסוג InGaAsP (אינדיום גליום ארסניד). מערכות מוקדמות אלו הוגבלו בתחילה בשל היותם סיבי multimode, אולם בשנת 1981 התגלה כי הסיב החד-אופני (Single mode fiber) משפר מאוד את ביצועי המערכת. למרות זאת חיבורים מעשיים המסוגלים לעבוד עם סיבים כאלו התגלו כקשים לפיתוח. ספקית השירותים הקנדית SaskTel השלימה את בניית מה שהיה אז רשת הסיבים האופטיים המסחריים הארוכה בעולם, שכיסתה 3,268 ק"מ וקישרו 52 קהילות. עד 1987, מערכות אלו פעלו בקצבי סיביות של עד 1.7 Gbit/s.
כבל הטלפון הטרנס-אטלנטי הראשון שעשה שימוש בסיבים אופטיים נקרא TAT-8, והיה מבוסס על טכנולוגיה של הגברת לייזר. הוא נכנס לפעולה בשנת 1988.
מערכות סיבים אופטיות מהדור השלישי פעלו באורכי גל של 1.55 מיקרומטר והיו להן הפסדים של בערך 0.2 dB/km. הן יכלו לפעול באופן מסחרי בקצב של כ-2.5 Gbit/s.
פריצת הדרך הבאה הייתה הדור הרביעי של מערכות תקשורת סיבים אופטיים, שהשתמשה בהגברה אופטית כדי לצמצם את הצורך במשחזרים (repeaters), ובריבוי חלוקת אורך גל (WDM) כדי להגדיל את קיבולת הנתונים. הצגת WDM הייתה ההתחלה של רשתות אופטיות, שכן WDM הפכה לטכנולוגיה המועדפת להרחבת רוחב פס סיבים אופטיים. החברה הראשונה לשווק מערכת WDM צפופה הייתה Ciena Corp, ביוני 1996. הכנסתם של מגברים אופטיים ו-WDM גרמה להכפלת קיבולת המערכת כל שישה חודשים משנת 1992 עד לקצב סיביות של 10 Tb/s שהושגה בשנת 2001. ב-2006 קצב סיביות של 14 Tb/s הושג בקו באורך של למעלה מ-160 ק"מ באמצעות מגברים אופטיים.
בשנת 2021, מדענים יפנים הצליחו אף לשדר בקצב של 319 טרה-ביט לשנייה לאורך 3,000 קילומטרים עם כבלי סיבים בקוטר כבל סטנדרטי.
עיקר המיקוד בפיתוח של הדור החמישי של תקשורת סיבים אופטיים הוא בהרחבת טווח אורכי הגל שבו מערכת WDM יכולה לפעול. טווח אורכי הגל ה"רגיל", המכונה פס C, מכסה את טווח אורכי הגל באורך 1525–1565 ננומטר, אבל ל"סיבים יבשים" יש טווח עם אובדן אות נמוך המבטיח הרחבה של טווח זה ל-1300–1650 ננומטר.[דרוש מקור] פיתוחים נוספים כוללים את הרעיון של סוליטונים אופטיים, פולסים המשמרים את צורתם למרות השפעות הפיזור וההשפעות הלא ליניאריות של הסיב על ידי שימוש בפולסים של צורה ספציפית.
בסוף שנות ה-90 ועד שנת 2000, חברות מחקר חזו עלייה מסיבית בביקוש לרוחב פס עקב שימוש מוגבר באינטרנט ומסחור של שירותים שונים לצרכנים עתירי רוחב פס, כגון וידאו על פי דרישה (VOD). תעבורת הנתונים של פרוטוקול האינטרנט גדלה באופן אקספוננציאלי, בקצב מהיר יותר מאשר עלתה מורכבות המעגלים המשולבים במסגרת חוק מור. עם זאת, מאז התפוצצות בועת הדוט-קום ועד 2006, המגמה העיקרית בתעשייה הייתה איחוד של חברות ו-offshoring של ייצור כדי להפחית עלויות. חברות כמו Verizon ו-AT&T ניצלו את היתרונות של תקשורת סיבים אופטיים כדי לספק מגוון של נתונים בתפוקה גבוהה ושירותי פס רחב לבתי הצרכנים.