Korištenje svjetla za komunikaciju nije sasvim nov koncept. U drevnoj Kini, korištenje tornjeva za signalizaciju za upozorenja najbolji je primjer komunikacije vizualnog svjetla. Evropljani koji koriste semafor za prijenos informacija također se mogu smatrati primitivnim oblicima optičke komunikacije.
Prototip moderne optičke komunikacije može se pratiti do Bellovog izuma fotofona 1880. godine. On je koristio sunčevu svjetlost kao izvor svjetlosti, fokusirajući svjetlosni snop kroz sočivo na vibrirajuće ogledalo ispred predajnika, uzrokujući da intenzitet svjetlosti varira s promjenama glasa, čime se postiže glasovna modulacija intenziteta svjetlosti. Na prijemnom kraju, parabolički reflektor reflektirao je svjetlosni snop koji se prenosi kroz atmosferu na bateriju, s kristalima selena koji služe kao optički uređaj za detekciju prijema, pretvarajući optički signal u električnu struju. Na taj način su glasovni signali uspješno prenošeni kroz atmosferski prostor. Zbog nedostatka idealnih izvora svjetlosti i medija za prijenos u to vrijeme, ovaj fotofon je imao vrlo kratku udaljenost prijenosa i nije imao praktičnu primjenu, što je rezultiralo sporim razvojem. Međutim, fotofon je i dalje bio odličan izum, jer je dokazao izvodljivost korištenja svjetlosnih valova kao nosača za prijenos informacija. Stoga se Bellov fotofon može smatrati prototipom moderne optičke komunikacije.
Izum lampi je omogućio ljudima da konstruišu jednostavne optičke komunikacione sisteme, koristeći ih kao izvore svetlosti, kao što su komunikacija između brodova i između brodova i kopna, automobilski pokazivači pravca, semafori, itd. U stvari, bilo koja vrsta pokazivača je osnovni optički komunikacioni sistem. U mnogim slučajevima, fluorescentne-diode širokog spektra{3}}koje emituju svjetlost mogu se koristiti kao izvori svjetlosti. Godine 1960. Amerikanac Maiman izumio je prvi rubin laser, koji je na neki način riješio problem izvora svjetlosti i unio novu nadu u optičku komunikaciju. U poređenju sa običnom svetlošću, laseri imaju odlične karakteristike kao što su uska spektralna širina, izuzetno dobra usmerenost, izuzetno velika osvetljenost i relativno konzistentna frekvencija i faza. Laseri su visoko koherentna svjetlost, sa karakteristikama sličnim radio valovima, što ih čini idealnim optičkim nosiocima. Nakon rubinskog lasera, sukcesivno su se pojavili helijum-neonski (He-Ne) laseri i ugljični dioksid (CO₂) laseri koji su uvedeni u praktičnu upotrebu. Izum i primjena lasera doveli su optičku komunikaciju, koja je mirovala 80 godina, u potpuno novu fazu.
Izum{0}} lasera u čvrstom stanju uvelike je povećao prenošenu optičku snagu i produžio udaljenost prijenosa, omogućavajući korištenje atmosferske laserske komunikacije preko obala rijeka, između ostrva iu određenim specifičnim situacijama. Međutim, stabilnost i pouzdanost atmosferske laserske komunikacije i dalje je ostala neriješena. Korištenje svjetlosnih talasa koji prenose informacije za postizanje komunikacije od tačke{3}}do-tačke putem atmosferskog širenja je izvodljivo, ali na sposobnost i kvalitet komunikacije ozbiljno utiče klima. Zbog apsorpcije i raspršivanja kišom, maglom, snijegom i atmosferskom prašinom, slabljenje energije svjetlosnog talasa je značajno; osim toga, ne-ujednačenost atmosferske gustine i temperature uzrokuje promjene indeksa prelamanja, što rezultira pomakom položaja zraka. Zbog toga su udaljenost i stabilnost atmosferske laserske komunikacije u velikoj mjeri ograničeni, nesposobni za ostvarivanje komunikacije po svim vremenskim prilikama.
1970. je bila briljantna godina u istoriji komunikacije putem optičkih vlakana. Kompanija Corning u Sjedinjenim Državama uspješno je razvila kvarcno optičko vlakno s gubitkom od 20dB/km, omogućavajući komunikaciju optičkim vlaknima da se takmiči sa komunikacijom koaksijalnim kablom, otkrivajući tako svijetle izglede komunikacije optičkim vlaknima i podstičući zemlje širom svijeta da sukcesivno ulažu značajnu radnu snagu i materijalne resurse, gurajući istraživanje i razvoj komunikacije na novu fazu optičkih vlakana. Godine 1972. Corning Company je razvila kvarcna višemodna optička vlakna visoke{5}}čistoće, smanjujući gubitak na 4dB/km. Godine 1973. Bell Laboratories u Sjedinjenim Državama postigle su još veće rezultate, smanjivši gubitak optičkih vlakana na 2,5 dB/km, i dalje ga smanjivši na 1,1 dB/km 1974. Godine 1976. japanske kompanije, uključujući Nippon Telegraph and Telephone (NTT), smanjile su gubitak optičkih vlakana na 0,47 μmthB talasa na 0,47 μmthB od 1976. godine.
1970. godine, značajan napredak je također napravljen u izvorima svjetlosti za komunikaciju optičkim vlaknima. Te godine, Bell Laboratories u Sjedinjenim Državama, Nippon Electric Company (NEC) u Japanu i bivšem Sovjetskom Savezu sukcesivno su probili ograničenja poluprovodničkih lasera koji rade na niskim temperaturama (-200 stepeni) ili pod uslovima impulsne ekscitacije, uspješno razvijajući galij-aluminij arsenid (GaAlAs) koji bi mogao dvostruko heterostrukturni laser s polukontinuiranim talasom na sobnoj temperaturi. postavljanje temelja za razvoj poluvodičkih lasera. Godine 1973. životni vijek poluvodičkih lasera dostigao je 7×10³h. Godine 1977., poluprovodnički laseri koje je razvila Bell Laboratories postigli su životni vijek od 100.000 h (približno 11,4 godine), sa ekstrapoliranim vijekom trajanja od 1 milion h, u potpunosti ispunjavajući praktične zahtjeve. Godine 1976. Nippon Telegraph and Telephone Company uspješno je razvila lasere indijum galij arsenid fosfid (InGaAsP) koji emituju na talasnoj dužini od 1,3 μm. 1979. godine, AT&T Company u Sjedinjenim Državama i Nippon Telegraph and Telephone Company u Japanu uspješno su razvili kontinuirano oscilirajuće poluvodičke lasere koji emituju na talasnoj dužini od 1,55 μm.
Godine 1976. Sjedinjene Države su izvele terenska ispitivanja prvog praktičnog komunikacijskog sistema putem optičkih vlakana u Atlanti. Sistem je koristio GaAlAs lasere kao izvore svjetlosti i multimodna optička vlakna kao prijenosni medij, sa brzinom od 44,7 Mbit/s i daljinom prijenosa od približno 10 km. 1980. godine, standardizirani FT-3 optički komunikacioni sistem u Sjedinjenim Državama stavljen je u komercijalnu upotrebu. Sistem je koristio višemodno optičko vlakno sa stepenom{11}}indeksiranja sa brzinom od 44,7 Mbit/s. Nakon toga, Sjedinjene Države su brzo položile istočne-zapadne magistralne linije i sjever-magnetske linije sjevera{19}}prešavši 22 države, sa ukupnom dužinom optičkog kabla od 5×10⁴km. Godine 1976. i 1978. Japan je sukcesivno provodio probe step{22}}indeks višemodnih optičkih komunikacionih sistema sa brzinom od 34Mbit/s i daljinom prijenosa od 64km, kao i stepenovanih-indeks multimodnih optičkih komunikacionih sistema sa brzinom od 100Mbit/s. Japan je 1983. godine postavio dalekovodnu optičku kablovsku liniju koja ide od severa ka jugu kroz zemlju, sa ukupnom dužinom od 3400 km, početnom brzinom prenosa od 400 Mbit/s, kasnije proširenom na 1,6 Gbit/s. Nakon toga, 1988. godine završen je podmorski optički kablovski komunikacioni sistem TAT-8 preko Atlantskog okeana, koji su pokrenule Sjedinjene Američke Države, Japan, Ujedinjeno Kraljevstvo i Francuska, ukupne dužine 6,4×10³km; prvi TPC-3/HAW-4 podmorski optički kablovski komunikacioni sistem preko Tihog okeana završen je 1989. godine, ukupne dužine 1,32×10⁵km. Od tada je izgradnja podmorskih optičkih kablovskih komunikacionih sistema u potpunosti razvijena, promovišući razvoj globalnih komunikacionih mreža.
Otkako je Kao predložio koncept optičkog vlakna kao medija za prijenos 1966. godine, komunikacija optičkim vlaknima se vrlo brzo razvila od istraživanja do primjene, uz kontinuirano tehnološko ažuriranje i generacije, kontinuirano poboljšavajući komunikacijske mogućnosti (brzina prijenosa i udaljenost repetitora) i kontinuirano šireći obim primjene. Razvoj optičke komunikacije može se grubo podijeliti u sljedećih pet faza:
Prva faza: Ovo je bio period od osnovnog istraživanja do razvoja komercijalnih aplikacija. Počevši od 1976. godine, pažljivo prateći korake istraživanja i razvoja, nakon mnogih terenskih ispitivanja, 1978. godine, prva generacija optičkog talasnog sistema koji radi na talasnoj dužini od 0,8 μm zvanično je puštena u komercijalnu upotrebu, realizujući višemodnu komunikaciju sa kratkim talasnim dužinama (0,85 μm), niskom brzinom (45 Mbit/s ili 34 Mbit/s). Pojavilo se optičko vlakno sa gubitkom od 2dB/km, sa daljinom prijenosa bez -ponavljača od približno 10 km i maksimalnim komunikacijskim kapacitetom od približno 500 Mbit/(s·km). U poređenju sa koaksijalnim kablovskim sistemima, komunikacija optičkim vlaknima imala je proširene udaljenosti repetitora, smanjene troškove ulaganja i održavanja, ispunjavajući ciljeve inženjeringa i komercijalnih operacija, a komunikacija optičkim vlaknima postala je stvarnost.
Druga faza: Ovo je bio praktičan period sa istraživačkim ciljevima poboljšanja brzina prenosa i povećanja udaljenosti prenosa, i snažnog promovisanja aplikacija. Tokom ovog perioda, optičko vlakno se razvilo iz višemodnog u single-mod, radne talasne dužine su se razvile od kratkih talasnih dužina (0,85μm) do dugih talasnih dužina (1,31μm i 1,55μm), postižući jedno-modnu komunikaciju optičkim vlaknima sa radnom talasnom dužinom od 1μm i 4M brzinom prenosa od 1μm603. Gubitak optičkih vlakana je dodatno smanjen na nivoe od 0,5 dB/km (1,31 μm) i 0,2 dB/km (1,55 μm), sa daljinama prijenosa bez -ponavljača od 50100 km.
Treća faza: Ovo je bio period sa ciljevima ultra-velikih kapaciteta i ultra-dalekih udaljenosti, sveobuhvatnog i temeljnog istraživanja novih tehnologija. Tokom ovog perioda, realizovana je komunikacija optičkim vlaknom sa disperzijom od 1,55 μm{4}}pomaknuta jednim- načinom. Ovaj komunikacioni sistem sa optičkim vlaknima koristio je tehnologiju eksterne modulacije, sa brzinama prenosa koje dostižu 2.510Gbit/s i daljinama prenosa bez -ponavljača koji dostižu 100150km. Laboratorije bi mogle postići još viši nivo.
Četvrta faza: Komunikacioni sistemi sa optičkim vlaknima bili su okarakterisani upotrebom optičkih pojačala za povećanje udaljenosti repetitora i upotrebom tehnologije multipleksiranja po talasnim dužinama za povećanje brzine prenosa i udaljenosti repetitora. Budući da su ovi sistemi ponekad koristili homodinske ili heterodinske šeme, nazivani su i koherentnim optičkim talasnim komunikacionim sistemima. U optičkim komunikacionim sistemima u ovoj fazi, gubitak optičkih vlakana je nadoknađen pomoću pojačavača optičkih vlakana (EDFA), a nakon kompenzacije, bio je moguć prenos preko hiljada kilometara. U jednom eksperimentu, zvjezdani spojnik je korišten za postizanje multipleksiranja podataka od 100-kanalnih 622Gbit/s na udaljenosti prijenosa od 50km, sa zanemarljivim međukanalnim preslušavanjem; u drugom eksperimentu, sa brzinom jednog kanala od 2,5Gbit/s, bez upotrebe regeneratora, gubitak optičkih vlakana je kompenzovan EDFA, sa razmakom pojačala od 80km i daljinom prenosa od 2223km. Upotreba tehnologije koherentne detekcije u sistemima optičkih talasa nije bila preduslov za korišćenje EDFA. Neke laboratorije su koristile cirkulacione petlje za postizanje 2,4Gbit/s, 2,1×10⁴km i 5Gbit/s, 1,4×10⁴km prenos podataka. Pojava pojačala sa optičkim vlaknima izazvala je velike promjene u području komunikacije optičkim vlaknima.
Peta faza: Komunikacioni sistemi optičkih vlakana su se bazirali na nelinearnoj kompresiji kako bi se nadoknadilo širenje disperzije optičkih vlakana, postižući konformni prijenos impulsnih signala, tako-takozvanu optičku solitonsku komunikaciju. Ova faza je trajala više od 20 godina i ostvarila je značajan napredak. Iako je ova osnovna ideja predložena 1973. godine, Bell Laboratories je tek 1988. koristio kompenzaciju gubitka stimuliranog Ramanovog raspršivanja za gubitak optičkih vlakana, prenoseći podatke preko 4×10³km, a sljedeće godine je proširio udaljenost prijenosa na 6×10³km. EDFA je počeo da se koristi za optičko solitonsko pojačanje 1989. Imao je veće prednosti u inženjerskoj praksi, i od tada su neke poznate međunarodne laboratorije počele provjeravati ogroman potencijal optičke solitonske komunikacije kao-brzine{13}}komunikacije na velike udaljenosti. Od 1990. do 1992. laboratorije u Sjedinjenim Državama i Ujedinjenom Kraljevstvu koristile su cirkulirajuće petlje za prijenos podataka od 2,5Gbit/s i 5Gbit/s na više od 1×10⁴km; Japanske laboratorije su prenosile podatke brzinom od 10Gbit/s na 1×10⁶km. 1995. godine, francuske laboratorije su prenosile podatke od 20Gbit/s na 1×10⁶km, sa razdaljinom repetitora od 140km. Britanske laboratorije su 1995. prenosile podatke od 20Gbit/s na 8100 km i 40Gbit/s na 5000 km. Terenska ispitivanja linearnih optičkih soliton sistema takođe su sprovedena u gradskim mrežama oko Tokija, Japan, prenoseći podatke od 10Gbit/s i 20Gbit/s na 2,5×10³km odnosno 1×10³km. U 1994. i 1995. godini,{46}}podaci velike brzine od 80Gbit/s i 160Gbit/s su također prenošeni na 500km, odnosno 200km.
