一、光传输
（1） 光纤的诞生
光线非直线传播
1870年的一天，英国物理学家丁达尔到皇家学会的演讲厅讲光的全反射原理，他做了一个简单的实验：在装满水的木桶上钻个孔，然后用灯从桶上边把水照亮。结果使观众们大吃一惊。人们看到，放光的水从水桶的小孔里流了出来，水流弯曲，光线也跟着弯曲，光居然被弯弯曲曲的水俘获了，也就是说光线不再直线前进了，通过其他实验发现，光还能顺着弯曲的玻璃棒前进。这些现象引起了丁达尔的注意，经过他的研究，发现这是全反射的作用，由于水等介质密度由于比周围的物质（如空气）大，即光从水中射向空气，当入射角大于某一角度时，折射光线消失，全部光线都反射回水中。表面上看，光好像在水流中弯曲前进。
根据上述的理论，一直有科学家在使用光进行通信的研究。实际上真正研究光纤通信之前，在1880-实际上贝尔就首先演示了光束通话传输，但是由于经济性，可靠性及容量的约束，并没有商业化的基础，所以在光纤通信诞生之前，几乎所有的传输都是采用同轴电缆或者微波传输。同轴电缆由于成本高，通信容量较低，而微波传输虽然部署方便，但是可靠性及容量依然是一个问题。因此传输，特别是长途传输逐渐的成为通信的一个瓶颈。
光纤之父
在这个时候，光纤通信之父，高锟适时出现。
高锟
高锟，1934年12月5日年出生在上海陆家嘴，并住在英租界，父亲是国际法庭的法官。入学前，父亲就聘请老师到家，教学的主要内容四书五经等传统文化，10岁，高锟就读国际学校，除了要读中文之外，也要读俄文和德文，学校聘请留德的学者回来教授，高锟开始接触中国之外的人事文化。
1948年全家移居香港，中学毕业后，他考入香港大学。但由于当时港大没有电机工程系,他远赴英国东伦敦伍尔维奇理工学院（现英国格林威治大学）求学，并于1957年毕业。1957年，高锟进入国际电话电报公司(ITT)，并在其英国子公司——标准电话与电缆有限公司(StandardTelephones and Cables Ltd.)任工程师。1960年，高坤进入ITT在英国的研究机构任职，并工作10年。正是在这段时期，高锟教授成为光纤通讯领域的先驱。
其实，本来高锟工作重点是研究和改进微波传送通讯系统。研究了三年后，他发现这个技术面临着各种限制，没办法从根本改善通讯。高锟的在 STL 的上司 Antoni Karbowiak 带领着他，寻找了另一种不同的方法。Antoni希望用光通讯来取代传统的毫米波通讯技术，他试图使用薄膜波导结构来实现传输，研究了很久但一直没办法实现，后来Antoni离开了 STL 去了澳洲任教。
高锟和另一个同事 George Hockham继承并改进了Antoni 的研究，高锟放弃了薄膜波导结构，改用玻璃纤维进行传输。通过研究波导的结构和介质的损耗性质，发现了玻璃纤维的损耗是由于玻璃中的金属杂质引起的，高纯度的玻璃介质能实现光通信，最后还计算出当玻璃介质的损耗低于20dB/km 时，便可实现光速通讯，也就是1966年题为《光频率介质纤维表面波导》的论文，并指出原材料的提纯和拉制光纤工艺改进降低折射率不均匀是可以制造出适合于长距离通信使用的低损耗光纤。
高锟在实验室
在发表论文的时代，同轴电缆的衰减比光纤要小很多，每公里衰减几十dB（分贝），而1960年最好的光纤的衰减都在1000dB以上，世界上最好的光学玻璃的损耗是 700dB/km。不要以为1000dB和几十dB是仅仅是几十倍的关系，因为分贝实际上是对数的关系，差不多3dB的衰减就是信号的能量差一倍，也就是说这个衰减之间的差异实际上是几千倍的差异。而高坤的论文对现代光通信的主要支撑是，给出能够用光纤通信的理论依据，并指出光纤改进的主要的主要方向。
在论文发表之后，在通讯业界其实并不是都认可高坤的理论和结果，包括贝尔实验室都还是继续致力于研究空心光波导系统。高锟访问贝尔实验室，想寻求帮助时，受到了冷遇。但是高锟的执着打动了另外一个关键角色，英国邮政总局。
光传输的诞生
1967 年，英国邮政总局拨款1200 万英磅给高锟研究纤维光学，并在J.Bray推动和影响下，各国邮电部门及主要的通讯公司包括贝尔系统公司，都给予了极大的关注，并开始研究光纤通信。这种巨大的联合努力足以攻克各种课题。
光通信系统主要原理
在光纤上，当时世界最大的玻璃公司康宁（Corning，现在也是主要的手机屏幕玻璃供应商）先后斥资 3000 万美元，持续在光纤的制造上面进行研究，并在1970 年首次研制成功损耗为 20dB/km 光纤。
贝尔实验室则发挥了在科技界多面手的优势，在1970年，贝尔实验室研制出世界上第一只可以在室温下连续波工作的砷化镓铝半导体激光器，而在此之前，所有的激光器都只能在低温下工作，并在随后的几年中大大提高了激光器的可用时间，并在1977年，几乎和是日本日本电报电话公司（NTT）同时发明了可以工作100万小时（实际使用大概在10年左右）的激光器。与此同时，贝尔实验室在光纤的改进上面也持续投入，1973年，美国贝尔实验室研制的光纤损耗降低到 2.5dB/km，并1974年继续提升至1.1dB/KM。
至此，光传输的支撑的两大关键技术都已经取得了突破性进展。在43年之后的2009年， 76 岁的高琨因“开创性的研究与发展光纤通讯系统中低损耗光纤”与两位美国科学家因“发明半导体成像器件电荷耦合器件”共享获得诺贝尔物理学奖。在此前，诺贝尔奖偏重于基础研究领域的成果，高锟是首位以应用物理研究获诺贝尔物理学奖的人。
在上述技术突破的基础上，1976-美国在亚特兰大的贝尔实验室地下管道开通了世界上第一条光纤通信系统的试验线路。采用一条拥有144根光纤的光缆以45Mbps的速率传输信号，中继距离为10 km。1977-世界上第一条光纤通信系统在美国芝加哥市投入商用，速率为45Mb/s。而中国的光通信研究虽然比海外晚一些，但是并没有晚多少。1973年武汉邮电科学研究院（烽火通信的控股股东）开始研究光纤通信，并在1979年，拉制出中国第一根具有实用价值，每公里衰耗只有4分贝的光纤。1982年开通中国第一个自主知识产权的光传输系统，虽然当时的8M传输速率比最快的光传输系统还有不少差距，但是这个也是烽火通信前行的基础。
光传输优势
相比传统的同轴电缆的传输系统，光传输的优势是不言而喻的：
通信容量大：原来的同轴电缆原来传输的容量相对比较小，一个干线电缆也就是几千几万组通话的带宽，但是光纤通信，虽然在起步阶段通信容量并不是很高，但是光纤的理论上的通信容量要要比同轴电缆要高很多。
损耗低通信距离长： 一般情况下，电信号传输一段距离之后由于损耗的原因，信号就衰减了，必须采用中继站进行信号的放大，但是光传输由于技术的进步，损耗小，最好的光纤能够实现0.2dB/km，可以实现无中继传输几千公里。
保密性强：因为光纤的基本成分是石英，只传光，在其中传输的光信号不受电磁场的影响，故光纤传输对电磁干扰、工业干扰有很强的抵御能力。也正因为如此，在光纤中传输的信号不易被窃听，因而利于保密。抗干扰能力强
成本低：
对应IT业界的摩尔定律，在光传输领域初期有一个光学定律（OpticalLaw）：光纤传输信息的带宽，每6个月增加1倍，而价格降低1倍。铺设1000公里的同轴电缆大约需要500吨铜，改用光纤通信只需几公斤石英就可以了。沙石中就含有石英，几乎是取之不尽的。低成本光传输就为互联网的发展提供充足的传输带宽。
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