光通信的历史
信标通信起源于奴隶国家的政治和军事需要。据史料记载，早在3000多年前，中国就有了靠烽火台通讯的方法。有一个关于烽火通信的故事，叫做“一千块钱买一个微笑”。故事是这样的。在周朝，有一个周幽王，一个非常残酷和腐败的君主。他有一个可爱的公主，名叫宝思，非常美丽。东周史书上有一段话形容赞美:“眼明唇红齿白，发捧乌云，意为琢玉，如花似月，国为美。”公主虽然漂亮，但“从来不笑。”为此，周幽王做了一个悬赏:“谁能让娘娘笑，就赏一千斤黄金”(铜当时叫黄金)。于是有人想出了点篝火的办法，希望得到皇后的一笑。一天晚上，周幽王带着一位可爱的公主登上了这座塔，并下令在各处点燃篝火。邻近的诸侯见了篝火，以为西戎(当时西部的一个部落)正在进攻，就领兵到城门口营救，却见灯火通明，鼓声震天。当我问的时候，我知道这是周幽王逗皇后的可笑的事情。诸侯不敢声张，只好愤然退兵，回营。他看到了，淡然一笑。但是不久之后，西戎真的进攻了。虽然点燃了篝火，但没有援军到来。原来，州长们认为周幽王又在做同样的事情了。结果，西戎占领了首都，周幽王也被杀了。从此，西周灭亡了。
这就是今天仍在流传的“一千块钱买一个微笑”的故事来源。后来有人写了一首诗，讽刺“战争戏诸侯”这件事。这首诗是这样写的:
良宵宫奏管春，篝火烛天无尽。
可怜万民之苦，不要再嘲笑公主了！
这个历史故事不仅生动地描绘了当时使用信标通信的情况，也警示后人，通信非常重要，无论什么时候，无论是谁，都不可等闲视之。17世纪中叶，人们发明了望远镜，使人们能看得更远。到1791，法国人发明了光信号，从此“光语”交流风靡欧洲。直到今天，信号灯、旗语、望远镜等可视光通信手段仍在使用，但这一切仍是最原始的光通信，不能算是真正的光通信。但是这些原始的光通信因为方便可靠，至今仍在使用，所以了解它们还是很有必要的。让我们来了解一下望远镜。
望远镜的作用首先是放大远处物体的张角。人眼的分辨角约为1 (1是1的六十分之一)，望远镜可以使人眼以更小的角距看到细节。其次，望远镜可以集中光线，使人眼看到看不见的昏暗物体发出的光。望远镜由物镜、目镜和其他附件组成。为了减少望远镜的像差，物镜和目镜通常由多个元件组成。望远镜能收集的最大光束直径称为孔径。能观察到的范围称为视场，通常用角度来表示。视野的大小与目镜的结构有关。对于同一个目镜，视场直径与放大率成反比:放大率越高，视场越小。
目前国内最大的光学望远镜是2.16m。浩瀚的宇宙中充满了像沙子一样的恒星，但在未来的10年里，人类为天体光谱所做的“户籍”数量将超过之前几百年的总和。因为人类有了新的“千里眼”——大天区多目标光纤光谱天文望远镜。这台望远镜建于2004年，放置在北京兴隆县燕山山脉的中兴龙天文台。届时，我国天文研究的国际地位将大大提升，我国恒星和星系的光谱观测将达到国际领先水平。
大面积多目标光纤光谱天文望远镜(LAMOST)是世界上最大的天文望远镜，长50米，高30米，视场5度，直径4米，一次观测可达20平方度(整个空间约4万平方度)。通过大天区多目标光纤光谱天文望远镜，人类可以探测到21世纪前10年的1万个天体光谱。
目前世界上最大的望远镜是位于夏威夷的凯克望远镜，直径为10米，由36面直径为1.8米的六边形反射镜组成。耗资1.3亿美元，主要由美国企业家凯克捐赠。第一台凯克望远镜建造成功后，凯克基金会投资建造了凯克二号望远镜，两台望远镜靠得很近，威力无比。此外，南北半球还有两台美国国家天文台的8米望远镜，一台在夏威夷，一台在智利，统称为双子座望远镜；日本人在夏威夷建造了一个名为昴宿星的8米望远镜。下一个世纪，欧洲南方天文台将建造四台8米望远镜，组合孔径相当于15米！
目前，世界上最大的射电望远镜是波多黎各的阿雷西博无线探测器，这是我们在宇宙中放置的最大的射电耳。望远镜上的巨大镜面直径为305米。阿雷西博探测器用于在空中搜寻地外智慧生命发出的信号。如果你看过电影《黄金眼》(英美合拍，1995)、《接触》(美国，1997)，你一定不会陌生。虽然人类社会的文明和科技已经有了很大的提高，但是简单的用光传递信息的方式仍然被广泛使用，比如红黄绿交通灯，旗语和电灯，发明之后还有利用百叶窗和灯的灯。让我们来了解一下旗语。
旗语产生于西方大航海时代，船只通过旗语相互交流。直到现在，各种信号旗还挂在船上。信号量也用在F1的电路中，可以说是一种可视光通信的手段。如果你能和F-1的赛车手如塞纳、舒马赫、维伦纽夫等大师侃侃谈论F-1旗语的话题，他们一定会印象深刻。
了解F1的信号量:
白旗表示跑道上有慢速行驶的车辆。
红旗表示游戏已经停止。
黑旗表示指定的车下一次通过维修站时会停下来。
黄色红旗的意思是告诉司机跑道很滑。
黑白旗表示非运动员行为。
黄旗表示危险。
黑白旗意味着比赛结束。
蓝色旗子表示司机即将超车。
黑色背景上的黄色中心旗表示汽车有问题。
绿色的旗帜意味着整个旅程是顺利的。
烽火台、望远镜、红绿灯、信号机都是不同形式的光通信，但有一个共同点，就是利用大气传播可见光，并被人眼接收。也正因为如此，我们才如此熟悉它们，但这些都不是真正的光通信，更谈不上强大的光通信。真正强大的光通信应该是光纤通信。这里需要明确的是，光通信是指所有以光为载体传输信息的通信方式，而不考虑传输使用的介质；光纤通信是单纯依靠光纤作为媒介传输信息的一种通信方式。
虽然人类早就认识到光可以传递信息，比如3000多年前，中国就有了用光传递远距离信息的设施——烽火台；然而，在随后的几年里，光通信几乎没有发展。后来又有了通过闪灯和旗语传递信息的方法。但这些都是用可见光进行的视觉通信，是一种非常原始的光通信方式，不能称之为完全意义上的光通信。
在过去的100年里，人们仍然没有对光通信失去兴趣。甚至伟大的发明家贝尔也试图用光来打电话，这被认为是现代光通信的开端。20世纪60年代以后，随着通信需求的不断增加，光通信得到了突飞猛进的发展。我们今天所说的光通信，已经不是用可见光进行的视觉通信，而是以光波为载体传递信息的通信方式。现代人类已经进入信息社会，光通信的魅力逐渐展现在人们面前。光通信出现在无线电通信之前。波波夫在1896年收发了第一份无线电报。以发明电话而闻名的贝尔，在1876年发明电话后，就想到了用光与电话交流。1880年，他以太阳光为光源，以大气为传输介质，以硒晶体为受光器件，成功进行了光电话实验，最远通信距离达到213米。1881年，贝尔读到一篇题为《论光对声音的产生和再现》的论文，报道了他的光学电话装置。在贝尔自己看来，在他所有的发明中，光电话是最伟大的发明。
贝尔以弧光灯或太阳光为光源，光束通过透镜聚焦在麦克风的振动板上。当一个人对着麦克风说话时，振动板随着声音振动，使反射光的强度随着声音的强度相应变化，从而将声音信息“携带”在光波上(这个过程称为调制)。在接收端安装抛物面接收镜，将携带语音信息通过大气传输的光波反射到硅光电池上，硅光电池将光能转化为电流(这个过程称为解调)。当电流传送到接收器时，你可以听到来自发送者的声音。
利用光在大气中传输信息既方便又简单，于是人们开始用这种方式研究光通信。然而，光在大气中的传播受到气象条件的极大限制。比如在下雨、下雪、阴天、有雾的情况下，会很难看得远、看得清。这就是所谓的大气能见度降低，大大阻碍了信号传输。另外，太阳光、灯光等普通可见光源也不适合通信，因为从通信技术的角度来看，这些灯光都是“嘈杂”的光。换句话说，这些光的频率是不稳定的，不是单一的，光的属性也是非常复杂的；总之，光线不纯。所以，如果真的要用光来通信，必须解决两个根本问题:一是要有稳定低损耗的传输介质(空气不能再用了！);另一个问题是找到一个高强度和可靠的光源。之后的几十年，因为这两个关键技术没有解决，光通信一直停滞不前。正因如此，贝尔的轻语从未付诸实践。所以我们今天没有用贝尔的光电话，只是用了他发明的电话。但无论如何，贝尔真的是一个伟大的发明家，我们应该记住他的名字。1870年，英国物理学家廷达尔在实验中观察到，当光照射到盛水的容器中，水从出水口倒出时，光也沿着水流传播，并且是弯曲的，这似乎与光只能直线传播的规律不符。其实这次还是直线行进，只是水流中有光的反射，所以光是折线前进。光也可以“绕道”。
Tindal观察到的现象直到1955才投入实际使用。当时，在英国伦敦英国学院工作的卡帕格尼博士发明了由极细玻璃制成的光纤。每根丝状光纤由两种不同折射率的玻璃制成，一种玻璃形成中心光束线，另一种玻璃在中心光束线外形成包层。由于两种玻璃的光学性质不同，光从光纤的一端以一定角度进入后不会从光纤壁逸出，而是继续沿着两种玻璃的界面反射，从另一端出射。起初，这种光纤只用于医学。由光纤束组成的内窥镜可以观察人体胃部的疾病，帮助医生及时做出准确的判断。
现代光纤通信其实就是利用光的反射原理，限制光在光纤内部的全反射，用光信号代替传统通信方式中的电信号，从而实现信息的传递。