A fény használata kommunikációra nem teljesen új fogalom. Az ókori Kínában a jelzőtornyok figyelmeztető jelzések használata a vizuális fénykommunikáció legjobb példája. Az információtovábbításra szemaforot használó európaiak az optikai kommunikáció primitív formáinak is tekinthetők.
A modern optikai kommunikáció prototípusa Bell 1880-as fotofon feltalálására vezethető vissza. Fényforrásként a napfényt használta, a fénysugarat egy lencsén keresztül az adó előtti rezgő tükörre fókuszálta, így a fény intenzitása a hangváltozással változott, ezáltal a fényintenzitás hangmodulációját érte el. A vevő végén egy parabola reflektor tükrözte vissza az atmoszférán áthaladó fénysugarat egy akkumulátorra, ahol szelénkristályok szolgáltak az optikai vevő érzékelő eszközként, és az optikai jelet elektromos árammá alakították át. Ily módon a hangjeleket sikeresen továbbították a légköri téren. Az ideális fényforrások és átviteli közegek akkori hiánya miatt ennek a fototelefonnak nagyon rövid volt az átviteli távolsága és nem volt gyakorlati alkalmazási értéke, ami lassú fejlődést eredményezett. A fotofon azonban továbbra is nagyszerű találmány volt, mivel bebizonyította, hogy a fényhullámok használhatók információhordozóként. Ezért Bell fototelefonja tekinthető a modern optikai kommunikáció prototípusának.
A lámpák feltalálása lehetővé tette az emberek számára, hogy egyszerű optikai kommunikációs rendszereket hozzanak létre, fényforrásként használva őket, mint például a hajók és a hajók és a szárazföld közötti kommunikáció, az autók irányjelzői, a közlekedési jelzőlámpák stb. Valójában bármilyen típusú jelzőlámpa alapvető optikai kommunikációs rendszer. Sok esetben széles spektrumú-fluoreszcens fénykibocsátó-diódák használhatók fényforrásként. 1960-ban az amerikai Maiman feltalálta az első rubinlézert, amely bizonyos értelemben megoldotta a fényforrás problémáját, és új reményt hozott az optikai kommunikációba. A közönséges fénnyel összehasonlítva a lézerek olyan kiváló tulajdonságokkal rendelkeznek, mint a keskeny spektrumszélesség, a rendkívül jó irányíthatóság, a rendkívül nagy fényerő, valamint a viszonylag egyenletes frekvencia és fázis. A lézerek rendkívül koherens fények, a rádióhullámokhoz hasonló jellemzőkkel, így ideális optikai hordozók. A rubinlézert követően egymás után jelentek meg és kerültek gyakorlati alkalmazásba a hélium-neon (He-Ne) és a szén-dioxid (CO₂) lézerek. A lézerek feltalálása és alkalmazása a 80 éven át szunnyadó optikai kommunikációt teljesen új szakaszba hozta.
A szilárdtestlézerek{0}}feltalálása nagymértékben megnövelte az átvitt optikai teljesítményt és megnövelte az átviteli távolságot, lehetővé téve az atmoszférikus lézerkommunikáció használatát a folyópartokon, szigetek között és bizonyos speciális helyzetekben. Az atmoszférikus lézeres kommunikáció stabilitása és megbízhatósága azonban továbbra is megoldatlan maradt. Az információt hordozó fényhullámok felhasználása az atmoszférikus terjedés útján történő, ponttól -pontig-pontig terjedő kommunikáció eléréséhez lehetséges, de a kommunikációs képességet és minőséget az éghajlat súlyosan befolyásolja. Az eső, köd, hó és légköri por általi elnyelés és szóródás miatt a fényhullám energia csillapítása jelentős; emellett a légköri sűrűség és a hőmérséklet egyenetlensége -a törésmutató változását okozza, ami a nyaláb helyzetének eltolódását eredményezi. Emiatt az atmoszférikus lézeres kommunikáció távolsága és stabilitása erősen korlátozott, így nem lehet "minden időben" kommunikációt elérni.
1970 ragyogó év volt az optikai szálas kommunikáció történetében. Az egyesült államokbeli Corning Company sikeresen fejlesztette ki a kvarc optikai szálat 20 dB/km veszteséggel, lehetővé téve, hogy az optikai szálas kommunikáció felvegye a versenyt a koaxiális kábeles kommunikációval, feltárva ezzel az optikai szálas kommunikáció fényes kilátásait, és arra készteti a világ országait, hogy egymást követően jelentős munkaerő- és anyagi erőforrásokat fektessenek be, új szakaszba mozdítva az optikai szálas kommunikáció kutatását és fejlesztését. 1972-ben a Corning Company nagy-tisztaságú kvarc multimódusú optikai szálat fejlesztett ki, így a veszteség 4 dB/km-re csökkent. 1973-ban az egyesült államokbeli Bell Laboratories még nagyobb eredményeket ért el, 2,5 dB/km-re csökkentette az optikai szál veszteségét, majd 1974-ben tovább csökkentette 1,1 dB/km-re. 1976-ban a japán cégek, köztük a Nippon Telegraph and Telephone (NTT) 0,47 dB/200 μkm-re csökkentették az optikai szál veszteségét.
1970-ben az optikai szálas kommunikációhoz használt fényforrások terén is jelentős előrelépés történt. Abban az évben az egyesült államokbeli Bell Laboratories, a japán Nippon Electric Company (NEC) és a volt Szovjetunió egymás után áttörte az alacsony hőmérsékleten (-200 fokos) vagy impulzusos gerjesztési körülmények között működő félvezető lézerek korlátait, sikeresen kifejlesztve a gallium-alumínium-arzenid (GaAlAs) kettős hullámszerkezetét (szobahőmérsékleten folyamatos félvezető lézert) a félvezető lézerek fejlesztésének megalapozása. 1973-ban a félvezető lézerek élettartama elérte a 7×10³ órát. 1977-ben a Bell Laboratories által kifejlesztett félvezető lézerek élettartama 100 000 óra (körülbelül 11,4 év), extrapolált élettartamuk 1 millió óra, ami teljes mértékben megfelelt a gyakorlati követelményeknek. 1976-ban a Nippon Telegraph and Telephone Company sikeresen kifejlesztett 1,3 μm hullámhosszon kibocsátó indium-gallium-arzenid-foszfid (InGaAsP) lézereket. 1979-ben az egyesült államokbeli AT&T Company és a japán Nippon Telegraph and Telephone Company sikeresen kifejlesztett 1,55 μm hullámhosszon kibocsátott, folyamatosan oszcilláló félvezető lézereket.
1976-ban az Egyesült Államokban Atlantában végezték el a világ első gyakorlati optikai szálas kommunikációs rendszerének terepi kísérleteit. A rendszer GaAlAs lézereket használt fényforrásként és többmódusú optikai szálat átviteli közegként, 44,7 Mbit/s sebességgel és körülbelül 10 km-es átviteli távolsággal. 1980-ban a szabványosított FT-3 optikai szálas kommunikációs rendszert az Egyesült Államokban kereskedelmi forgalomba helyezték. A rendszer 44,7 Mbit/s sebességgel osztályozott{11}}indexű többmódusú optikai szálat használt. Ezt követően az Egyesült Államok gyorsan lefektette a keleti{12}}nyugati és az északi-déli fővonalakat, 22 államot átszelve, összesen 5 × 10⁴ km optikai kábelhosszal. 1976-ban és 1978-ban Japán egymás után tesztelte a lépés-indexű többmódusú optikai szálas kommunikációs rendszereket 34 Mbit/s sebességgel és 64 km-es átviteli távolsággal, valamint a fokozatos-indexű multimódusú optikai szálas kommunikációs rendszereket 100 Mbit/s sebességgel. 1983-ban Japán 3400 km teljes hosszúságú, 400 Mbit/s kezdeti átviteli sebességgel, majd 1,6 Gbit/s-ra bővített távolsági optikai kábel fővonalat fektetett ki az országon keresztül, északról délre. Ezt követően az Egyesült Államok, Japán, az Egyesült Királyság és Franciaország által kezdeményezett TAT-8 tengeralattjáró optikai kábeles kommunikációs rendszer az Atlanti-óceánon keresztül 1988-ban készült el, teljes hossza 6,4×10³km; Az első TPC-3/HAW-4 tengeralattjáró optikai kábeles kommunikációs rendszer a Csendes-óceánon 1989-ben készült el, teljes hossza 1,32×10⁵km. Azóta a tenger alatti optikai kábeles kommunikációs rendszerek kiépítése teljes mértékben kiépült, elősegítve a globális kommunikációs hálózatok fejlődését.
Mióta Kao 1966-ban felvetette az optikai szál átviteli közegként való koncepcióját, az optikai szálas kommunikáció nagyon gyorsan fejlődött a kutatástól az alkalmazásig, folyamatos technológiai frissítésekkel és generációkkal, folyamatosan javult a kommunikációs képességekkel (átviteli sebesség és az átjátszó távolsága), és folyamatosan bővült az alkalmazási kör. Az optikai kommunikáció fejlődése nagyjából a következő öt szakaszra osztható:
Az első szakasz: Ez az időszak volt az alapkutatástól a kereskedelmi alkalmazások fejlesztéséig. 1976-tól, szorosan követve a kutatási és fejlesztési lépéseket, számos helyszíni próba után 1978-ban hivatalosan is kereskedelmi forgalomba került az első generációs, 0,8 μm hullámhosszon működő optikai hullámrendszer, amely rövid hullámhosszú (0,85 μm), alacsony sebességű (45 Mbit/s vagy 34 Mbit/s) optikai szálas kommunikációs rendszereket valósított meg. 2 dB/km veszteséggel rendelkező optikai szál jelent meg, a nem -ismétlő átviteli távolsággal körülbelül 10 km, a maximális kommunikációs kapacitással pedig körülbelül 500 Mbit/(s·km). A koaxiális kábelrendszerekhez képest az optikai szálas kommunikáció megnövelte az átjátszó távolságokat, csökkentette a beruházási és karbantartási költségeket, teljesítette a mérnöki és kereskedelmi célokat, és az optikai szálas kommunikáció valósággá vált.
A második szakasz: Ez egy gyakorlati időszak volt, melynek kutatási célja az átviteli sebességek és az átviteli távolságok növelése, valamint az alkalmazások erőteljes népszerűsítése volt. Ebben az időszakban az optikai szál a multimódusúról az egymódusúvá fejlődött, a működő hullámhosszak pedig a rövid hullámhosszakról (0,85 μm) a hosszú hullámhosszakra (1,31 μm és 1,55 μm), így egymódusú optikai szálas kommunikációt valósítottak meg 1 μm üzemi hullámhossz mellett. 140565Mbit/s. Az optikai szál vesztesége tovább csökkent 0,5 dB/km (1,31 μm) és 0,2 dB/km (1,55 μm) szintre, a nem -ismétlő átviteli távolság pedig 50 100 km.
A harmadik szakasz: Ez egy olyan időszak volt, amelynek célja az ultra-nagy kapacitás és az ultra-nagy távolság, az új technológiák átfogó és alapos kutatása. Ebben az időszakban 1,55 μm-es diszperziós-eltolódású egymódusú optikai szálas kommunikáció valósult meg. Ez az optikai szálas kommunikációs rendszer külső modulációs technológiát használt, az átviteli sebesség elérte a 2,510 Gbit/s-ot, és a nem{8}}ismétlő átviteli távolság elérte az 100150 km-t. A laboratóriumok még magasabb szintet érhetnének el.
A negyedik szakasz: Az optikai szálas kommunikációs rendszereket az optikai erősítők használata az átjátszó távolságok növelésére, valamint a hullámhosszosztásos multiplexelés technológia alkalmazása a bitsebesség és az átjátszó távolságok növelésére jellemezte. Mivel ezek a rendszerek néha homodin vagy heterodin sémákat használtak, koherens optikai hullám kommunikációs rendszereknek is nevezték őket. Az optikai szálas kommunikációs rendszerekben ebben a szakaszban az optikai szál elvesztését optikai szálerősítők (EDFA) kompenzálták, és a kompenzáció után több ezer kilométeres átvitel volt lehetséges. Egy kísérletben csillagcsatolót használtak a 100-csatornás, 622 Gbit/s-os adatmultiplexelés eléréséhez 50 km-es átviteli távolságon, elhanyagolható csatornák közötti áthallással; Egy másik kísérletben 2,5 Gbit/s-os egycsatornás sebességgel, regenerátorok használata nélkül az optikai szál veszteséget az EDFA kompenzálta, 80 km-es erősítőtávolsággal és 2223 km-es átviteli távolsággal. A koherens detektálási technológia alkalmazása az optikai hullámrendszerekben nem volt előfeltétele az EDFA használatának. Egyes laboratóriumok keringő hurkokat használtak a 2,4 Gbit/s, 2,1×10⁴km és 5 Gbit/s, 1,4×10⁴km adatátvitel eléréséhez. Az optikai szálas erősítők megjelenése jelentős változásokat okozott az optikai szálas kommunikáció területén.
Az ötödik szakasz: Az optikai szálas kommunikációs rendszerek nemlineáris tömörítésen alapultak az optikai szál diszperziós kiszélesedésének ellensúlyozására, az impulzusjelek konform átvitelére, az úgynevezett optikai szoliton kommunikációra. Ez a szakasz több mint 20 évig tartott, és áttörést ért el. Bár ezt az alapötletet 1973-ban javasolták, a Bell Laboratories csak 1988-ban használt stimulált Raman-szórási veszteség-kompenzációt az optikai szál elvesztése esetén, 4×10³km-nél tovább továbbítva az adatokat, a következő évben pedig 6×10³km-re növelte az átviteli távolságot. Az EDFA-t 1989-ben kezdték használni optikai szoliton erősítésre. Nagyobb előnye volt a mérnöki gyakorlatban, és azóta néhány híres nemzetközi laboratórium elkezdte igazolni az optikai szoliton kommunikációban rejlő hatalmas lehetőségeket, mint a nagy sebességű, nagy távolságú{13}}kommunikációt. 1990 és 1992 között az Egyesült Államokban és az Egyesült Királyságban működő laboratóriumok cirkulációs hurkokat használtak a 2,5 Gbit/s és 5 Gbit/s sebességű adatok továbbítására több mint 1 × 10⁴ km-en; A japán laboratóriumok 10 Gbit/s-os adatokat továbbítottak 1×10⁶km-en. 1995-ben a francia laboratóriumok 20 Gbit/s-os adatokat továbbítottak 1×10⁶km-en, 140 km-es átjátszó távolsággal. 1995-ben a brit laboratóriumok 20 Gbit/s-os adatokat továbbítottak 8100 km-en, és 40 Gbit/s-os adatokat 5000 km-en túl. Lineáris optikai szoliton rendszerek tereppróbáját Tokió körüli nagyvárosi hálózatokban is végezték, 10 Gbit/s és 20 Gbit/s adatátvitellel 2,5×10³km, illetve 1×10³km-en. 1994-ben és 1995-ben 80 Gbit/s és 160 Gbit/s nagysebességű adatokat is továbbítottak 500, illetve 200 km-en.
