At bruge lys til kommunikation er ikke et helt nyt koncept. I det gamle Kina er brugen af fyrtårne til advarsler det bedste eksempel på visuel lyskommunikation. Europæere, der bruger semafor til at overføre information, kan også betragtes som primitive former for optisk kommunikation.
Prototypen af moderne optisk kommunikation kan spores tilbage til Bells opfindelse af fotofonen i 1880. Han brugte sollys som lyskilde, hvor han fokuserede lysstrålen gennem en linse på et vibrerende spejl foran senderen, hvilket fik lysintensiteten til at variere med stemmeændringer, og derved opnåede stemmemodulation af lysintensiteten. I den modtagende ende reflekterede en parabolisk reflektor lysstrålen, der blev transmitteret gennem atmosfæren, på et batteri, med selenkrystaller, der fungerede som den optiske modtagende detekteringsenhed, der konverterer det optiske signal til elektrisk strøm. På denne måde blev stemmesignaler med succes transmitteret gennem det atmosfæriske rum. På grund af manglen på ideelle lyskilder og transmissionsmedier på det tidspunkt, havde denne fotofon en meget kort transmissionsafstand og ingen praktisk anvendelsesværdi, hvilket resulterede i langsom udvikling. Imidlertid var fotofonen stadig en stor opfindelse, da den beviste muligheden for at bruge lysbølger som bærere til at transmittere information. Derfor kan Bells fotofon betragtes som prototypen på moderne optisk kommunikation.
Opfindelsen af lamper gjorde det muligt for mennesker at konstruere simple optiske kommunikationssystemer, ved at bruge dem som lyskilder, såsom kommunikation mellem skibe og mellem skibe og land, bilblinklys, trafiksignallys osv. Faktisk er enhver form for indikatorlys et grundlæggende optisk kommunikationssystem. I mange tilfælde kan bredspektrede-fluorescerende lys-dioder bruges som lyskilder. I 1960 opfandt amerikanske Maiman den første rubinlaser, som på en måde løste lyskildeproblemet og bragte nyt håb til optisk kommunikation. Sammenlignet med almindeligt lys har lasere fremragende egenskaber såsom smal spektral bredde, ekstremt god retningsbestemthed, ekstrem høj lysstyrke og relativt ensartet frekvens og fase. Lasere er meget sammenhængende lys, med egenskaber svarende til radiobølger, hvilket gør dem til ideelle optiske bærere. Efter rubinlaseren dukkede successivt helium-neon (He-Ne) og kuldioxid (CO₂) lasere op og blev taget i brug i praksis. Opfindelsen og anvendelsen af lasere bragte optisk kommunikation, som havde været i dvale i 80 år, ind i en helt ny fase.
Opfindelsen af faststoflasere øgede i høj grad den transmitterede optiske effekt og forlængede transmissionsafstanden, hvilket gjorde det muligt at bruge atmosfærisk laserkommunikation på tværs af flodbredder, mellem øer og i visse specifikke situationer. Men stabiliteten og pålideligheden af atmosfærisk laserkommunikation forblev stadig uafklaret. Det er muligt at bruge lysbølger, der bærer information til at opnå punkt-til-punkt-kommunikation gennem atmosfærisk udbredelse, men kommunikationsevnen og -kvaliteten er alvorligt påvirket af klimaet. På grund af absorption og spredning af regn, tåge, sne og atmosfærisk støv er lysbølgeenergidæmpningen betydelig; desuden forårsager u-ensartethed i atmosfærisk tæthed og temperatur ændringer i brydningsindeks, hvilket resulterer i strålepositionsskift. Derfor er afstanden og stabiliteten af atmosfærisk laserkommunikation stærkt begrænset, ude af stand til at opnå kommunikation "al-}vejr".
1970 var et strålende år i optisk fiberkommunikations historie. Corning Company i USA har med succes udviklet optisk kvartsfiber med et tab på 20dB/km, hvilket gør det muligt for optisk fiberkommunikation at konkurrere med koaksialkabelkommunikation, hvilket afslører de lyse perspektiver for optisk fiberkommunikation og får lande rundt om i verden til successivt at investere betydelig arbejdskraft og materielle ressourcer, hvilket skubber forskning og udvikling af optisk fiberkommunikation til et nyt stadie. I 1972 udviklede Corning Company høj-ren kvarts multimode optisk fiber, hvilket reducerede tabet til 4dB/km. I 1973 opnåede Bell Laboratories i USA endnu større resultater, idet de reducerede tabet af optiske fibre til 2,5 dB/km og reducerede det yderligere til 1,1 dB/km i 1974. I 1976 reducerede japanske virksomheder inklusive Nippon Telegraph and Telephone (NTT) tabet af optiske fibre til 0,47 dB/km/km/længde.
I 1970 blev der også gjort betydelige fremskridt inden for lyskilder til optisk fiberkommunikation. Det år brød Bell Laboratories i USA, Nippon Electric Company (NEC) i Japan og det tidligere Sovjetunionen successivt igennem begrænsningerne for halvlederlasere, der arbejder ved lave temperaturer (-200 grader) eller under pulserende excitationsforhold, og udviklede med succes galliumaluminiumarsenid (GaAlAs) dobbelt-wave-leder-laserstrukturer, der kontinuerligt kunne danne en halvleder-laser i rummet. temperatur, hvilket lægger grundlaget for udviklingen af halvlederlasere. I 1973 nåede halvlederlasernes levetid 7×10³h. I 1977 opnåede halvlederlaserne udviklet af Bell Laboratories en levetid på 100.000 timer (ca. 11,4 år), med en ekstrapoleret levetid på 1 million timer, hvilket fuldt ud opfylder praktiske krav. I 1976 udviklede Nippon Telegraph and Telephone Company med succes indium gallium arsenid phosphide (InGaAsP) lasere, der udsender ved en bølgelængde på 1,3 μm. I 1979 udviklede AT&T Company i USA og Nippon Telegraph and Telephone Company i Japan med succes kontinuerligt oscillerende halvlederlasere, der udsender ved en bølgelængde på 1,55μm.
I 1976 gennemførte USA feltforsøg med verdens første praktiske optiske fiberkommunikationssystem i Atlanta. Systemet brugte GaAlAs-lasere som lyskilder og multimode optisk fiber som transmissionsmediet med en hastighed på 44,7 Mbit/s og en transmissionsafstand på cirka 10 km. I 1980 blev det standardiserede FT-3 optiske fiberkommunikationssystem i USA taget i kommerciel brug. Systemet brugte graderet-indeks multimode optisk fiber med en hastighed på 44,7 Mbit/s. Efterfølgende lagde USA hurtigt stamlinjer mod øst-vest og nord-syd, krydsede 22 stater med en samlet optisk kabellængde på 5×10⁴km. I 1976 og 1978 gennemførte Japan successivt forsøg med trin-indeks multimode optiske fiberkommunikationssystemer med en hastighed på 34Mbit/s og en transmissionsafstand på 64km, samt gradueret-indeks multimode optiske fiberkommunikationssystemer med en hastighed på 100Mbit/s. I 1983 anlagde Japan en langdistance optisk kabelstamlinje, der løber nord til syd gennem landet, med en samlet længde på 3400 km, en indledende transmissionshastighed på 400 Mbit/s, senere udvidet til 1,6 Gbit/s. Efterfølgende blev TAT-8 undersøiske optiske kabelkommunikationssystem over Atlanterhavet, initieret af USA, Japan, Storbritannien og Frankrig, færdiggjort i 1988, med en samlet længde på 6,4×10³km; det første TPC-3/HAW-4 undersøiske optiske kabelkommunikationssystem over Stillehavet blev færdiggjort i 1989, med en samlet længde på 1,32×10⁵km. Siden da er konstruktionen af undersøiske optiske kabelkommunikationssystemer blevet fuldt udviklet, hvilket fremmer udviklingen af globale kommunikationsnetværk.
Siden Kao foreslog begrebet optisk fiber som et transmissionsmedium i 1966, har optisk fiberkommunikation udviklet sig meget hurtigt fra forskning til applikation, med kontinuerlige teknologiske opdateringer og generationer, kontinuerlig forbedring af kommunikationsmulighederne (transmissionshastighed og repeaterafstand) og løbende udvidelse af anvendelsesomfanget. Udviklingen af optisk kommunikation kan groft opdeles i følgende fem faser:
Første fase: Dette var perioden fra grundforskning til kommerciel applikationsudvikling. Startende i 1976, tæt på at følge forsknings- og udviklingstrin, efter mange feltforsøg, i 1978, blev den første generation af optisk bølgesystem, der opererede ved 0,8 μm bølgelængde, officielt taget i kommerciel brug, og realiserede kortbølgelængde (0,85 μm), lavhastigheds (45 Mbit/s eller 34 Mbit/s) optiske fiberkommunikationssystemer. Optisk fiber med et tab på 2dB/km opstod, med en ikke-repeater-transmissionsafstand på cirka 10 km og en maksimal kommunikationskapacitet på cirka 500Mbit/(s·km). Sammenlignet med koaksialkabelsystemer havde optisk fiberkommunikation udvidet repeater-afstande, reduceret investerings- og vedligeholdelsesomkostninger, opfyldt forfølgelsesmålene for ingeniørvirksomhed og kommerciel drift, og optisk fiberkommunikation blev en realitet.
Anden fase: Dette var en praktisk periode med forskningsmål om at forbedre transmissionshastigheder og øge transmissionsafstande og kraftigt fremme applikationer. I denne periode udviklede optisk fiber sig fra multimode til single-tilstand, arbejdsbølgelængder udviklede sig fra korte bølgelængder (0,85μm) til lange bølgelængder (1,31μm og 1,55μm), hvilket opnåede single-mode optisk fiberkommunikation med en arbejdsbølgelængde på 1μm og 3 transmissionshastigheder på 1μm. 140565Mbit/s. Tabet af optiske fibre blev yderligere reduceret til niveauer på 0,5 dB/km (1,31 μm) og 0,2 dB/km (1,55 μm), med ikke{13}}repeater-transmissionsafstande på 50100 km.
Tredje fase: Dette var en periode med mål om ultra-stor kapacitet og ultra-lang afstand, omfattende og grundigt at udføre forskning i nye teknologier. I løbet af denne periode blev 1,55 μm spredning-forskudt enkelt-optisk fiberkommunikation realiseret. Dette optiske fiberkommunikationssystem brugte ekstern modulationsteknologi, med transmissionshastigheder på 2,510 Gbit/s og ikke-repeater-transmissionsafstande på 100150 km. Laboratorier kunne opnå endnu højere niveauer.
Det fjerde trin: Optiske fiberkommunikationssystemer var karakteriseret ved brugen af optiske forstærkere til at øge repeaterafstande og brugen af bølgelængdedelingsmultiplekseringsteknologi til at øge bithastigheder og repeaterafstande. Fordi disse systemer nogle gange brugte homodyne eller heterodyne skemaer, blev de også kaldt kohærente optiske bølgekommunikationssystemer. I optiske fiberkommunikationssystemer på dette stadium blev optisk fibertab kompenseret af optiske fiberforstærkere (EDFA), og efter kompensation var transmission over tusindvis af kilometer mulig. I et eksperiment blev en stjernekobler brugt til at opnå 100-kanals 622Gbit/s datamultipleksing over en transmissionsafstand på 50 km med ubetydelig interkanal krydstale; i et andet eksperiment, med en enkelt kanalhastighed på 2,5 Gbit/s, uden brug af regeneratorer, blev tab af optisk fiber kompenseret af EDFA, med forstærkerafstand på 80 km og en transmissionsafstand på 2223 km. Brugen af kohærent detektionsteknologi i optiske bølgesystemer var ikke en forudsætning for at bruge EDFA. Nogle laboratorier havde brugt cirkulerende sløjfer til at opnå 2,4Gbit/s, 2,1×10⁴km og 5Gbit/s, 1,4×10⁴km datatransmission. Fremkomsten af optiske fiberforstærkere forårsagede store ændringer inden for optisk fiberkommunikation.
Det femte trin: Optiske fiberkommunikationssystemer var baseret på ikke-lineær komprimering for at udligne udvidelse af optisk fiberspredning og opnå konform transmission af pulssignaler, den såkaldte -optiske soliton-kommunikation. Denne fase varede mere end 20 år og havde opnået gennembrudsfremskridt. Selvom denne grundlæggende idé blev foreslået i 1973, var det først i 1988, at Bell Laboratories brugte stimuleret Raman-spredningstabskompensation for tab af optisk fiber, transmitterede data over 4×10³km, og året efter udvidede transmissionsafstanden til 6×10³km. EDFA begyndte at blive brugt til optisk soliton-forstærkning i 1989. Det havde større fordele i ingeniørpraksis, og siden da begyndte nogle berømte internationale laboratorier at verificere det enorme potentiale ved optisk soliton-kommunikation som høj-hastighedslang-langdistancekommunikation. Fra 1990 til 1992 brugte laboratorier i USA og Storbritannien cirkulerende sløjfer til at transmittere 2,5Gbit/s og 5Gbit/s data over mere end 1×10⁴km; Japanske laboratorier transmitterede 10Gbit/s data over 1×10⁶km. I 1995 transmitterede franske laboratorier 20Gbit/s data over 1×10⁶km med en repeaterafstand på 140km. I 1995 transmitterede britiske laboratorier 20 Gbit/s data over 8100 km og 40 Gbit/s data over 5000 km. Feltforsøg med lineære optiske soliton-systemer blev også udført i hovedstadsnetværk omkring Tokyo, Japan, der transmitterede 10Gbit/s og 20Gbit/s data over henholdsvis 2,5×10³km og 1×10³km. I 1994 og 1995 blev data med høj-hastighed på 80 Gbit/s og 160 Gbit/s også transmitteret over henholdsvis 500 km og 200 km.
