Využití světla pro komunikaci není zcela nový koncept. Ve starověké Číně bylo používání majákových věží pro varování nejlepším příkladem vizuální světelné komunikace. Za primitivní formy optické komunikace lze také považovat Evropany používající k přenosu informací semafor.
Prototyp moderní optické komunikace lze vysledovat až k Bellovu vynálezu fotofonu v roce 1880. Jako zdroj světla použil sluneční světlo, soustředil světelný paprsek přes čočku na vibrující zrcadlo před vysílačem, což způsobilo, že se intenzita světla měnila se změnami hlasu, čímž dosáhl modulace intenzity světla hlasem. Na přijímacím konci parabolický reflektor odrážel světelný paprsek přenášený atmosférou na baterii, přičemž jako optické přijímací detekční zařízení slouží krystaly selenu, přeměňující optický signál na elektrický proud. Tímto způsobem byly hlasové signály úspěšně přenášeny atmosférickým prostorem. Kvůli nedostatku ideálních světelných zdrojů a přenosových médií v té době měl tento fototelefon velmi krátkou přenosovou vzdálenost a žádnou praktickou aplikační hodnotu, což mělo za následek pomalý vývoj. Fotofon byl však stále skvělým vynálezem, protože prokázal proveditelnost použití světelných vln jako nosičů pro přenos informací. Bellův fotofon lze proto považovat za prototyp moderní optické komunikace.
Vynález lamp umožnil lidem konstruovat jednoduché optické komunikační systémy, které je využívají jako světelné zdroje, jako je komunikace mezi loděmi a mezi loděmi a pevninou, směrová světla automobilů, semaforová světla atd. Ve skutečnosti je základním optickým komunikačním systémem jakýkoli typ signálního světla. V mnoha případech lze jako světelné zdroje použít širokospektrální-fluorescenční světelné-diody. V roce 1960 vynalezl Američan Maiman první rubínový laser, který v jistém smyslu vyřešil problém se světelným zdrojem a přinesl novou naději do optické komunikace. Ve srovnání s běžným světlem mají lasery vynikající vlastnosti, jako je úzká spektrální šířka, extrémně dobrá směrovost, extrémně vysoký jas a relativně konzistentní frekvence a fáze. Lasery jsou vysoce koherentní světlo s charakteristikami podobnými rádiovým vlnám, což z nich dělá ideální optické nosiče. Po rubínovém laseru se postupně objevily a byly uvedeny do praxe heliové-neonové (He{10}}Ne) lasery a lasery na oxid uhličitý (CO₂). Vynález a aplikace laserů přivedly optickou komunikaci, která byla 80 let nečinná, do zcela nové fáze.
Vynález pevnolátkových laserů výrazně zvýšil přenášený optický výkon a prodloužil přenosovou vzdálenost, což umožnilo použití atmosférické laserové komunikace přes břehy řek, mezi ostrovy a v určitých specifických situacích. Stále však zůstala nevyřešena stabilita a spolehlivost atmosférické laserové komunikace. Využití světelných vln přenášejících informace k dosažení komunikace mezi body--prostřednictvím šíření atmosférou je možné, ale schopnost a kvalita komunikace jsou vážně ovlivněny klimatem. Kvůli absorpci a rozptylu deštěm, mlhou, sněhem a atmosférickým prachem je útlum energie světelných vln významný; kromě toho nerovnoměrnost atmosférické hustoty a teploty způsobuje změny indexu lomu, což má za následek posuny polohy paprsku. Vzdálenost a stabilita atmosférické laserové komunikace jsou proto značně omezené a nemohou dosáhnout komunikace „za každého-počasí“.
Rok 1970 byl skvělým rokem v historii komunikace pomocí optických vláken. Společnost Corning Company ve Spojených státech úspěšně vyvinula křemenné optické vlákno se ztrátou 20 dB/km, které umožňuje komunikaci pomocí optických vláken konkurovat komunikaci koaxiálním kabelem, čímž odhaluje jasné vyhlídky komunikace pomocí optických vláken a přiměje země po celém světě k postupnému investování značné lidské síly a materiálových zdrojů, čímž posouvá výzkum a vývoj komunikace pomocí optických vláken do nové fáze. V roce 1972 vyvinula společnost Corning Company vysoce-čisté křemenné vícevidové optické vlákno, které snížilo ztráty na 4 dB/km. V roce 1973 dosáhly Bell Laboratories ve Spojených státech ještě větších výsledků, když snížily ztráty optického vlákna na 2,5 dB/km a dále je snížily na 1,1 dB/km v roce 1974. V roce 1976 japonské společnosti včetně Nippon Telegraph and Telephone (NTT) snížily ztráty optického vlákna na 0,47 dB/km (při vlnové délce 1,2 μm).
V roce 1970 došlo také k podstatnému pokroku v oblasti světelných zdrojů pro komunikaci pomocí optických vláken. Toho roku Bell Laboratories ve Spojených státech, Nippon Electric Company (NEC) v Japonsku a bývalý Sovětský svaz postupně prolomily omezení polovodičových laserů pracujících při nízkých teplotách (-200 stupňů) nebo za podmínek pulzního buzení, úspěšně vyvinuly arsenid galliumhlinitý (GaAlAs) dvojitou heterostrukturu polovodičových laserů, které by mohly nepřetržitě oscilovat při vývoji polovodičových laserů s krátkou pokojovou teplotou. polovodičové lasery. V roce 1973 dosáhla životnost polovodičových laserů 7×10³h. V roce 1977 dosáhly polovodičové lasery vyvinuté společností Bell Laboratories životnosti 100 000 h (přibližně 11,4 let), s extrapolovanou životností 1 milion h, plně vyhovující praktickým požadavkům. V roce 1976 společnost Nippon Telegraph and Telephone Company úspěšně vyvinula indium galium arsenid fosfid (InGaAsP) lasery vyzařující na vlnové délce 1,3 μm. V roce 1979 společnosti AT&T Company ve Spojených státech a Nippon Telegraph and Telephone Company v Japonsku úspěšně vyvinuly kontinuálně oscilující polovodičové lasery vyzařující na vlnové délce 1,55 μm.
V roce 1976 provedly Spojené státy v Atlantě testy prvního praktického komunikačního systému z optických vláken na světě. Systém využíval GaAlAs lasery jako zdroje světla a multimódové optické vlákno jako přenosové médium s rychlostí 44,7 Mbit/sa přenosovou vzdáleností přibližně 10 km. V roce 1980 byl standardizovaný optický komunikační systém FT-3 ve Spojených státech uveden do komerčního využití. Systém používal vícemódové optické vlákno s odstupňovaným{11}}indexem s rychlostí 44,7 Mbit/s. Následně Spojené státy rychle položily východo{12}}západní hlavní vedení a severo{19}}jižní hlavní vedení protínající 22 států s celkovou délkou optického kabelu 5×10⁴km. V letech 1976 a 1978 Japonsko postupně testovalo vícemódové komunikační systémy z optických vláken se stupňovitým{22}}indexem s rychlostí 34 Mbit/s a přenosovou vzdáleností 64 km, jakož i vícevidové systémy s vícevidovými optickými vlákny s odstupňovaným indexem s rychlostí 100 Mbit/s. V roce 1983 Japonsko položilo dálkový optický kabel vedoucí ze severu na jih zemí o celkové délce 3400 km, počáteční přenosová rychlost 400 Mbit/s, později rozšířená na 1,6 Gbit/s. Následně byl v roce 1988 dokončen podmořský optický kabelový komunikační systém TAT-8 přes Atlantský oceán, zahájený Spojenými státy, Japonskem, Spojeným královstvím a Francií, s celkovou délkou 6,4×10³km; první podmořský optický kabelový komunikační systém TPC-3/HAW-4 přes Tichý oceán byl dokončen v roce 1989 o celkové délce 1,32×10⁵km. Od té doby se výstavba podmořských optických kabelových komunikačních systémů plně rozvinula, což podporuje rozvoj globálních komunikačních sítí.
Od té doby, co Kao v roce 1966 navrhl koncept optického vlákna jako přenosového média, se komunikace s optickými vlákny velmi rychle rozvíjela od výzkumu k aplikaci, s neustálými technologickými aktualizacemi a generacemi, neustále se zlepšující komunikační schopnosti (přenosová rychlost a vzdálenost opakovače) a neustále se rozšiřující rozsah aplikací. Vývoj optické komunikace lze zhruba rozdělit do následujících pěti etap:
První fáze: Bylo to období od základního výzkumu po vývoj komerčních aplikací. Počínaje rokem 1976, přesně po výzkumných a vývojových krocích, po mnoha zkouškách v terénu, v roce 1978, byla v roce 1978 oficiálně uvedena do komerčního využití první generace optického vlnového systému pracujícího na vlnové délce 0,8 μm, který realizoval krátkovlnné (0,85 μm), nízkofrekvenční (45 Mbit/s nebo 34 Mbit/s) multimódové optické komunikační systémy. Objevilo se optické vlákno se ztrátou 2dB/km, s neopakovatelnou přenosovou vzdáleností přibližně 10 km a maximální komunikační kapacitou přibližně 500 Mbit/(s·km). Ve srovnání s koaxiálními kabelovými systémy měla komunikace pomocí optických vláken prodloužené vzdálenosti opakovačů, snížené investiční náklady a náklady na údržbu, splnění cílů inženýrských a komerčních operací a komunikace pomocí optických vláken se stala realitou.
Druhá fáze: Jednalo se o praktické období s výzkumnými cíli zlepšení přenosových rychlostí a zvýšení přenosových vzdáleností a důraznou podporou aplikací. Během tohoto období se optické vlákno vyvinulo z vícerežimového na jednorežimové-, pracovní vlnové délky se vyvinuly z krátkých vlnových délek (0,85 μm) na dlouhé vlnové délky (1,31 μm a 1,55 μm), čímž bylo dosaženo jednorežimové komunikace optických vláken s pracovní vlnovou délkou 1,31 μm a přenosovými rychlostmi 1405,65 Mbit/s5,65 Mbit Ztráta optického vlákna byla dále snížena na úroveň 0,5 dB/km (1,31 μm) a 0,2 dB/km (1,55 μm), s neopakovatelnými přenosovými vzdálenostmi 50 100 km.
Třetí fáze: Bylo to období s cíli na mimořádně{0}}velkou kapacitu a ultra{1}}dálku, komplexní a důkladný výzkum nových technologií. Během tohoto období byla realizována 1,55μm disperzní-jednotlivá- komunikace s optickým vláknem. Tento komunikační systém s optickými vlákny využíval technologii externí modulace s přenosovými rychlostmi dosahujícími 2,510 Gbit/s a neopakovatelnými přenosovými vzdálenostmi dosahujícími 100 150 km. Laboratoře by mohly dosáhnout ještě vyšších úrovní.
Čtvrtá fáze: Komunikační systémy s optickými vlákny byly charakterizovány použitím optických zesilovačů ke zvýšení vzdáleností opakovačů a použitím technologie multiplexování s dělením vlnové délky ke zvýšení přenosových rychlostí a vzdáleností opakovačů. Protože tyto systémy někdy používaly homodynní nebo heterodynní schémata, nazývaly se také koherentní optické vlnové komunikační systémy. V optických komunikačních systémech v této fázi byla ztráta optického vlákna kompenzována zesilovači optických vláken (EDFA) a po kompenzaci byl možný přenos na tisíce kilometrů. V jednom experimentu byl použit hvězdicový vazební člen k dosažení 100-kanálového multiplexování dat 622 Gbit/s na přenosovou vzdálenost 50 km se zanedbatelným mezikanálovým přeslechem; v dalším experimentu, s rychlostí jednoho kanálu 2,5 Gbit/s, bez použití regenerátorů, byla ztráta optického vlákna kompenzována EDFA, s rozestupem zesilovače 80 km a přenosovou vzdáleností 2223 km. Použití technologie koherentní detekce v systémech optických vln nebylo předpokladem pro použití EDFA. Některé laboratoře používaly cirkulační smyčky k dosažení přenosu dat 2,4 Gbit/s, 2,1 × 10⁴ km a 5 Gbit/s, 1,4 × 10⁴ km. Nástup zesilovačů optických vláken způsobil velké změny v oblasti komunikace optických vláken.
Pátá fáze: Komunikační systémy s optickými vlákny byly založeny na nelineární kompresi za účelem kompenzace rozšíření disperze optických vláken, čímž se dosáhlo konformního přenosu pulzních signálů, tzv. -optické solitonové komunikace. Tato etapa trvala více než 20 let a dosáhla průlomového pokroku. Ačkoli tato základní myšlenka byla navržena v roce 1973, až v roce 1988 Bell Laboratories použily stimulovanou Ramanovu kompenzaci ztráty rozptylem pro ztrátu optického vlákna, přenášející data přes 4×10³km a následující rok prodloužili přenosovou vzdálenost na 6×10³km. EDFA se pro optické zesilování solitonů začala používat v roce 1989. V technické praxi měla větší výhody a od té doby některé slavné mezinárodní laboratoře začaly ověřovat obrovský potenciál optické solitonové komunikace jako vysokorychlostní komunikace na dlouhé-vzdálenosti. Od roku 1990 do roku 1992 používaly laboratoře ve Spojených státech a ve Spojeném království cirkulační smyčky k přenosu dat o rychlosti 2,5 Gbit/sa 5 Gbit/s na více než 1×10⁴km; Japonské laboratoře přenášely data rychlostí 10 Gbit/s na vzdálenost 1×10⁶km. V roce 1995 přenášely francouzské laboratoře data rychlostí 20 Gbit/s na 1×10⁶km se vzdáleností opakovače 140 km. V roce 1995 přenesly britské laboratoře data rychlostí 20 Gbit/s na vzdálenost 8100 km a data rychlostí 40 Gbit/s na vzdálenost 5000 km. Terénní zkoušky lineárních optických solitonových systémů byly také provedeny v metropolitních sítích kolem Tokia v Japonsku, které přenášely data 10 Gbit/s a 20 Gbit/s na vzdálenost 2,5 × 10³ km a 1 × 10³ km. V letech 1994 a 1995 byla vysokorychlostní data 80 Gbit/s a 160 Gbit/s přenášena také na vzdálenost 500 km a 200 km.
