光纤技术在物联网中的应用

　　1974年美国贝尔实验室的John MacChesney 开发出MCVD（改良的化学气相沉积）工艺，成为世界上第一个商用制棒技术，迅速被世界各国采用，及时地推动了光纤通信的实用化。

　　鉴于高锟、Robert D. Maurer和John MacChesney在光纤技术的奠基性工作和巨大成就，1999年他们三人成为工程界最高奖项的NAE Charles Stark Draper奖的共同得主。

　　光纤制造技术在上世纪七十年代得到长足的发展，继美国贝尔实验室的MCVD制棒技术后， 美国康宁公司的OVD（管外气相沉积）、日本NTT公司的VAD（轴向气相沉积）以及荷兰菲利浦公司的PCVD（等离子化学气相沉积）制棒技术相继开发成功。光纤损耗在1979年已降低到0.2dB/Km(波长为1550nm时)，这已接近由瑞利散射损耗所决定的极限值了。

　　随着光纤制造技术发展，光纤波导传输理论在上世纪七十年代也得到长足的发展，从而为光纤技术的发展和实用化奠定了理论基础。光纤波导理论源起于上世纪20年代初Debye（1910）的介质波导理论，但由于光在光纤中的损耗机理、光纤波导的弱导性、微小的光纤截面尺寸以及其它传输特性均与微波介质波导不相同，故光纤波导理论是一门独立的理论。一大批学者为此作出了原创性的贡献， 有关文献浩如烟海。这里仅撷数例，以窥一斑：如Snyder A.W. （1969）和Gloge，D.（1971） 基于光纤波导的弱导性，即（n1-n2）<< n1 (n1和n2分别为光纤纤芯和包层的折射率)， 将经典的模式（两重和四重）简并为线性偏振 (LP) 模， 从而大大简化了光纤波导的理论分析；Keck，D.B.， Olshansky ，R. 和Petermann，K.等学者对光在光纤中各种损耗机理的理论研究为低损耗光纤制造提供了理论依据；Jeunhomme，L.，Marcuse，D. 和 Gambling W.A. 等学者对光纤波导的色散性能的研究则为G.655， G.656等色散位移光纤的开发奠定了理论基础。

　　在华盛顿和波士顿之间的世界上第一条商用光纤通信系统于1981年建成。短短几十年间，光纤网络已遍布全球，至今已在全球敷设了数亿公里的光纤，成为互联网、全球信息通信的基础。光纤的发明不但解决了信息长距离传输的问题，而且极大地提高了效率并降低了成本。今天，二氧化硅光纤已成为通信系统的基石，就如同硅集成电路是计算机的基石一样。

　　今因光纤技术而催生的产业庞大得无法估计；从光纤光缆的制造，到光纤网络通信系统；从通信网、电视网到互联网；从打网络游戏到看高清电视，光纤已成为整个人类信息社会的基础。诺贝尔奖评委会是如此描述神奇的光纤："光波流动在纤细的光纤中，它携带着各种信息数据传递向每一个方向，文本、音乐、图 片和视频因此能在瞬间传遍全球。"

　　与传统的导电材料铜不同，铜是不可再生资源，再过几十年，地球上铜矿必将开采殆尽。自从西门子公司开发出第一根铜质通信电缆至今，已逾一百年。再也没有另外一百年的铜资源可资利用了。而光纤的材料，二氧化硅及其掺杂材料均是地球上取之不尽，用之不竭的物质，是大自然恩赐于人类的无穷的财富。光纤的价格之低廉也是任何其他传输媒质无法比拟的。每公里G.652光纤价格已从初期的上千元下降到目前的七十多元人民币。今天，应用最广泛的G.652光纤，其结构(阶跃型折射率剖面) 之简单，其性能之优越，价格之低廉已无有能望其项背者。G.657光纤的出现，也将原先人们对光纤"脆弱易折"的观感一扫而空。光纤到户（FTTH）时代的来临，已指日可待。

　　（二）光纤通信与光纤传感

　　光纤技术正在向两个方向发展；第一波是光纤通信技术，第二波则是随之而来的光纤传感技术。光纤通信技术历经30余年的发展，日臻成熟；光纤传感技术则是方兴未艾。后者也正在借助光纤通信技术的成果处于迅速发展中。