光通信遇到的巨大瓶颈

四、光通信遇到的巨大瓶颈

贝尔的“光电话”尽管是现代光通信的雏形，但并没有解决光通信固有的瓶颈。

通信的本质在于信息的传递，衡量一个通信系统和通信方式的好坏，主要评价标准是它的传输效果，即这个系统能将信号传输多远？这个系统传输的信号能够承载多大的信息量？

看看光通信。无论是烽火、旗语这种原始光通信方式，还是1880年贝尔的“光电话”，在传输过程中都是直接通过大气来传输光波。由于光波在大气中被吸收、反射、折射，使得传输距离相当有限。烽火台单独的传输距离，一般不超过几百米到数千米；贝尔的光电话因为需要传输更复杂的光信号，所以传输距离还不如烽火台。更主要的是大气作为光传输媒质太不稳定了，雨、云、雪、雾、闪电都会对其中传输的光波信号造成重大干扰和扭曲。显然，传统的大气根本无法完成现代光通信的传输任务。

如果大气不行，那么转入地下如何呢？人们进行了各种试验。在发送端和接收端之间的地下，挖掘出长长的管道，管道中放上许多反射镜或者透镜。发送的光信号沿着地下管道，通过这些镜子的反射或者投射得以传输，最后到达接收端（图6-4）。

图6-4　用反射镜和透镜传递光信号的设计

理论上是不错的，实际做出来的试验，也确实比大气传播的效果要好多了。然而，这种构想能用于现代的光通信吗？

想像一下，在距离5千米或者10千米的两处之间建立通信。为了传输光信号，我们必须穿过砂石，绕过植物，避开地下水，在地下挖掘5千米或者10千米的通道。为了获得光的传输效果，通道在几何上必须严格。然后，将不计其数的反射镜或者透镜，准确地安置在通道内，使得从发送端射出的光波，能够严格沿着这些面镜或透镜组成的光路，到达接收端……

如果通信的双方距离100千米呢？如果距离1000千米呢？如果有100个用户需要进行彼此的通信呢？

可见，这种地下通道似的光通信系统，尽管理论上可行，但具体操作中，施工难度极大，而且需要的设备也极其昂贵。指望靠它来解决信息时代的光通信问题，无异于天方夜谭。

相比之下，电通信中的电线电缆也是铺设在地下，但并不要求这么精密的几何结构，也不需要过于昂贵的设施。电流自然会沿着导线抵达目标。

光波本质上也是电磁波的一种。那么光通信中，能否找到这种类似的光导线，使得可以比较方便而高效地传输光波呢？

现代光通信的瓶颈已经很清楚了。现在需要做点什么来突破它。