光纤技术在物联网中的应用

　　陈炳炎 江苏南方通信科技有限公司　2010.6

（OFweek光通讯网配图）

　　摘要：本文提出一种以光纤在线（in line）传感、光纤传输以及与以光纤为高速信道的互联网的结合、而形成的"三纤合一"的物感网络技术，构成"光纤物感网" 即"光纤(有线)物联网"。它与无线物联网组合在一起，实现人类社会物理系统与互联网虚拟世界的完整整合，构造一个覆盖世界上万事万物的"Internet of Things"。

　　（一）光纤技术的历史回顾

　　瑞典皇家科学院2009年10月6日宣布，将2009年诺贝尔物理学奖授予包括英国华裔科学家高锟在内的3位科学家。

　　高锟先生，1933年生于中国上海，1957年和1965年分别取得英国伦敦大学电机工程学士和博士学位，曾任香港中文大学校长。世称"光纤之父"。

　　信息传输自古至今都是人们生活不可或缺的一部分，从古代社会的烽火台到邮驿，再到19世纪人们发明了电报、电话等通过电子媒介进行信息传输；随着人们对信息需求的不断提高，人们越来越迫切需要寻找到一种高速、便捷、传输距离长同时还要兼具制造成本低廉的信息传输媒介。1935年在美国纽约和费城之间敷设了第一根用于长途通信的同轴电缆。在上世纪50 ~ 60年代期间，为了进一步探索未来大容量通信的传输线路，业界曾致力于毫米波H01 型模的金属园波导管及超导同轴电缆的探索与开发，但均未获得突破。

　　1966年，在英国ITT标准电信实验室（此为ITT在欧洲的核心研究机构）工作期间，高锟发表了一篇题为《光频率介质纤维表面波导》的论文，开创性地提出光导纤维在通信上应用的基本原理，描述了长途及高信息量光通信所需介质纤维的结构和材料特性。当时， 主流学者的共识是；玻璃中光损耗太高，光纤虽然可用在短短的胃镜导管上，但用于长距离通信根本不可能。高锟先生却不信其邪。他对通信系统详细分析后指出；当光损耗下降到20dB/Km时，玻璃纤维就有实用价值。他通过对光在玻璃纤维中吸收、散射和弯曲损耗机理的深入分析后得出结论：只要解决好玻璃纯度和成分等问题，用熔石英制作的光学纤维可以成为实用的光通信传输媒质。这一设想提出之后，有人称之为匪夷所思，也有人对此大加褒扬。但在争论中，高锟的原创性工作在全世界掀起了一场光纤通信的革命。

　　在高锟原创性理论的推动下，4年后，美国康宁公司的工程天才Robert D. Maurer于1970年设计和制成世界上第一根低损耗石英光纤（损耗为20dB/Km，波长为0.63 μm）。他采用的方法，是在一根芯棒上气相沉积石英玻璃，随后抽去芯棒，将玻璃管烧缩成光棒后拉成光纤。气相沉积时通过改变玻璃组分，形成高折射率的纤芯和低折射率的包层的光纤波导结构，此光纤波导结构被一直沿用至今。