Използването на светлина за комуникация не е изцяло нова концепция. В древен Китай използването на сигнални кули за предупреждения е най-добрият пример за визуална светлинна комуникация. Европейците, използващи семафор за предаване на информация, също могат да се считат за примитивни форми на оптична комуникация.
Прототипът на съвременната оптична комуникация може да бъде проследен до изобретяването на фотофона от Бел през 1880 г. Той използва слънчева светлина като източник на светлина, фокусирайки светлинния лъч през леща върху вибриращо огледало пред предавателя, което кара интензитета на светлината да варира в зависимост от гласовите промени, като по този начин постига гласова модулация на интензитета на светлината. В приемащия край параболичен рефлектор отразяваше светлинния лъч, предаван през атмосферата върху батерия, със селенови кристали, служещи като оптично приемно детектиращо устройство, преобразуващо оптичния сигнал в електрически ток. По този начин гласовите сигнали бяха успешно предадени през атмосферното пространство. Поради липсата на идеални източници на светлина и предавателна среда по това време, този фотофон имаше много кратко разстояние на предаване и нямаше практическа стойност за приложение, което доведе до бавно развитие. Въпреки това, фотофонът все още беше велико изобретение, тъй като доказа осъществимостта на използването на светлинни вълни като носители за предаване на информация. Следователно фотофонът на Бел може да се счита за прототип на съвременната оптична комуникация.
Изобретяването на лампите даде възможност на хората да конструират прости оптични комуникационни системи, използвайки ги като източници на светлина, като комуникация между кораби и между кораби и суша, автомобилни мигачи, светлини за светофари и т.н. Всъщност всеки тип светлинен индикатор е основна оптична комуникационна система. В много случаи като източници на светлина могат да се използват широко{2}}спектърни флуоресцентни -диоди. През 1960 г. американецът Майман изобретява първия рубинен лазер, който в известен смисъл решава проблема с източника на светлина и внася нова надежда в оптичната комуникация. В сравнение с обикновената светлина, лазерите имат отлични характеристики като тясна спектрална ширина, изключително добра насоченост, изключително висока яркост и относително постоянна честота и фаза. Лазерите са силно кохерентна светлина с характеристики, подобни на радиовълните, което ги прави идеални оптични носители. След рубинения лазер последователно се появяват и намират практическо приложение хелий-неонови (He-Ne) лазери и лазери с въглероден диоксид (CO₂). Изобретяването и прилагането на лазерите доведоха оптичната комуникация, която беше в латентност в продължение на 80 години, на съвсем нов етап.
Изобретяването на-лазери в твърдо състояние увеличи значително предаваната оптична мощност и разшири разстоянието на предаване, позволявайки атмосферна лазерна комуникация да се използва през речни брегове, между острови и в определени специфични ситуации. Въпреки това, стабилността и надеждността на атмосферната лазерна комуникация все още остават нерешени. Използването на светлинни вълни, пренасящи информация, за постигане на комуникация от точка-до-точка чрез атмосферно разпространение е осъществимо, но способността и качеството на комуникация са силно засегнати от климата. Поради поглъщане и разсейване от дъжд, мъгла, сняг и атмосферен прах, отслабването на енергията на светлинните вълни е значително; освен това не-еднородността в атмосферната плътност и температура причинява промени в индекса на пречупване, което води до изместване на позицията на лъча. Следователно разстоянието и стабилността на атмосферната лазерна комуникация са силно ограничени, не могат да постигнат комуникация при „всяко-време.
1970 г. беше брилянтна година в историята на комуникацията с оптични влакна. Компанията Corning в Съединените щати успешно разработи кварцово оптично влакно със загуба от 20 dB/km, позволявайки на комуникацията с оптични влакна да се конкурира с комуникацията с коаксиален кабел, като по този начин разкрива блестящите перспективи на комуникацията с оптични влакна и подтиква страните по света да инвестират последователно значителни човешки ресурси и материални ресурси, тласкайки изследванията и развитието на комуникацията с оптични влакна към нов етап. През 1972 г. Corning Company разработи кварцово многомодово оптично влакно с висока-чистота, което намалява загубата до 4dB/km. През 1973 г. Bell Laboratories в Съединените щати постига още по-големи резултати, намалявайки загубата на оптични влакна до 2,5 dB/km и допълнително ги намалява до 1,1 dB/km през 1974 г. През 1976 г. японски компании, включително Nippon Telegraph and Telephone (NTT), намаляват загубите на оптични влакна до 0,47 dB/km (при дължина на вълната 1,2 μm).
През 1970 г. беше постигнат значителен напредък и в светлинните източници за комуникация с оптични влакна. През тази година Bell Laboratories в Съединените щати, Nippon Electric Company (NEC) в Япония и бившия Съветски съюз последователно пробиха ограниченията на полупроводниковите лазери, работещи при ниски температури (-200 градуса) или при условия на импулсно възбуждане, успешно разработвайки полупроводникови лазери с двойна хетероструктура на галиев алуминиев арсенид (GaAlAs) (къси вълни), които могат да осцилират непрекъснато при стайна температура, поставя основата за разработването на полупроводникови лазери. През 1973 г. животът на полупроводниковите лазери достига 7×10³h. През 1977 г. полупроводниковите лазери, разработени от Bell Laboratories, постигнаха живот от 100 000 часа (приблизително 11,4 години), с екстраполиран живот от 1 милион часа, напълно отговаряйки на практическите изисквания. През 1976 г. Nippon Telegraph and Telephone Company успешно разработи лазери с индиев галиев арсенид фосфид (InGaAsP), излъчващи при дължина на вълната 1,3 μm. През 1979 г. AT&T Company в Съединените щати и Nippon Telegraph and Telephone Company в Япония успешно разработват непрекъснато осцилиращи полупроводникови лазери, излъчващи при дължина на вълната 1,55 μm.
През 1976 г. Съединените щати провеждат полеви изпитания на първата в света практическа комуникационна система с оптични влакна в Атланта. Системата използва GaAlAs лазери като източници на светлина и многомодово оптично влакно като среда за предаване със скорост от 44,7 Mbit/s и разстояние на предаване от приблизително 10 km. През 1980 г. стандартизираната комуникационна система с оптични влакна FT-3 в Съединените щати беше пусната в търговска употреба. Системата използва многомодово оптично влакно с градуиран-индекс със скорост от 44,7Mbit/s. Впоследствие Съединените щати бързо прокараха източно-западни магистрални линии и север-южни магистрални линии, пресичащи 22 щата, с обща дължина на оптичния кабел 5×10⁴km. През 1976 и 1978 г. Япония последователно провежда изпитания на многомодови комуникационни системи от оптични влакна със степенен-индекс със скорост от 34Mbit/s и разстояние на предаване от 64km, както и степенувани-индексни многомодови оптични комуникационни системи със скорост 100Mbit/s. През 1983 г. Япония положи магистрална оптична кабелна линия на дълги разстояния, минаваща от север на юг през страната, с обща дължина от 3400 км, първоначална скорост на предаване от 400 Mbit/s, по-късно разширена до 1,6 Gbit/s. Впоследствие подводната оптична кабелна комуникационна система TAT-8 през Атлантическия океан, инициирана от Съединените щати, Япония, Обединеното кралство и Франция, беше завършена през 1988 г. с обща дължина 6,4 × 10³ km; първата подводна оптична кабелна комуникационна система TPC-3/HAW-4 през Тихия океан е завършена през 1989 г. с обща дължина 1,32×10⁵km. Оттогава изграждането на подводни оптични кабелни комуникационни системи е напълно развито, насърчавайки развитието на глобалните комуникационни мрежи.
Откакто Као предложи концепцията за оптични влакна като среда за предаване през 1966 г., комуникацията с оптични влакна се разви много бързо от изследване до приложение, с непрекъснати технологични актуализации и поколения, непрекъснато подобряване на комуникационните възможности (скорост на предаване и разстояние на повторителя) и непрекъснато разширяване на обхвата на приложение. Развитието на оптичната комуникация може грубо да се раздели на следните пет етапа:
Първият етап: Това беше периодът от фундаменталните изследвания до разработването на търговски приложения. Започвайки през 1976 г., внимателно следвайки стъпките за изследване и развитие, след много полеви изпитания, през 1978 г., първото поколение оптична вълнова система, работеща на 0,8 μm дължина на вълната, беше официално пусната в търговска употреба, реализирайки многомодови оптични комуникационни системи с къса дължина на вълната (0,85 μm), ниска скорост (45 Mbit/s или 34 Mbit/s). Появиха се оптични влакна със загуба от 2dB/km, с разстояние на предаване без ретранслатор от приблизително 10km и максимален комуникационен капацитет от приблизително 500Mbit/(s·km). В сравнение с коаксиалните кабелни системи, комуникацията с оптични влакна има разширени разстояния на ретранслатора, намалени разходи за инвестиции и поддръжка, постигане на целите на преследването на инженерни и търговски операции и комуникацията с оптични влакна стана реалност.
Вторият етап: Това беше практически период с изследователски цели за подобряване на скоростта на предаване и увеличаване на разстоянията за предаване, както и енергично насърчаване на приложения. През този период оптичните влакна се развиха от многомодов до един-режим, работните дължини на вълната се развиха от къси дължини на вълните (0,85 μm) до дълги дължини на вълните (1,31 μm и 1,55 μm), постигайки едно-режимна комуникация с оптични влакна с работна дължина на вълната от 1,31 μm и скорости на предаване от 140 565 Mbit/s. Загубата на оптични влакна беше допълнително намалена до нива от 0,5 dB/km (1,31 μm) и 0,2 dB/km (1,55 μm), с разстояния за предаване без -ретранслатор от 50 100 km.
Третият етап: Това беше период с цели за ултра-голям капацитет и ултра-далечни разстояния, изчерпателно и задълбочено провеждане на изследвания на нови технологии. През този период беше реализирана 1,55 μm дисперсия-изместена едномодова-комуникация с оптични влакна. Тази комуникационна система с оптични влакна използва технология за външна модулация със скорости на предаване, достигащи 2,510 Gbit/s и разстояния на предаване без ретранслатор, достигащи 100 150 км. Лабораториите биха могли да постигнат още по-високи нива.
Четвъртият етап: Комуникационните системи с оптични влакна се характеризират с използването на оптични усилватели за увеличаване на разстоянията на повторителя и използването на технология за мултиплексиране с разделяне на дължината на вълната за увеличаване на скоростта на предаване и разстоянията на повторителя. Тъй като тези системи понякога използват хомодинни или хетеродинни схеми, те също се наричат комуникационни системи с кохерентна оптична вълна. В комуникационните системи с оптични влакна на този етап загубата на оптични влакна беше компенсирана от усилватели с оптични влакна (EDFA) и след компенсацията беше възможно предаване на хиляди километри. В един експеримент беше използван звездообразен съединител за постигане на 100-канално 622Gbit/s мултиплексиране на данни на разстояние на предаване от 50 km, с незначително кръстосано смущаване между каналите; в друг експеримент, със скорост на единичен канал от 2,5 Gbit/s, без използване на регенератори, загубата на оптични влакна беше компенсирана от EDFA, с разстояние между усилвателите от 80 km и разстояние на предаване от 2223 km. Използването на кохерентна технология за откриване в системи с оптични вълни не е предпоставка за използване на EDFA. Някои лаборатории са използвали циркулиращи вериги, за да постигнат 2,4 Gbit/s, 2,1 × 10⁴ km и 5 Gbit/s, 1,4 × 10⁴ km предаване на данни. Появата на усилватели с оптични влакна предизвика големи промени в областта на комуникацията с оптични влакна.
Петият етап: Комуникационните системи с оптични влакна се основават на нелинейна компресия за компенсиране на разширяването на дисперсията на оптичните влакна, постигайки конформно предаване на импулсни сигнали, така наречената-оптична солитонна комуникация. Този етап продължи повече от 20 години и беше постигнат пробив. Въпреки че тази основна идея беше предложена през 1973 г., едва през 1988 г. Bell Laboratories използва компенсация на загубата на стимулирано раманово разсейване за загуба на оптични влакна, предавайки данни над 4×10³km, а на следващата година разшири разстоянието на предаване до 6×10³km. EDFA започна да се използва за усилване на оптични солитони през 1989 г. Той имаше по-големи предимства в инженерната практика и оттогава някои известни международни лаборатории започнаха да проверяват огромния потенциал на оптичната солитонова комуникация като високо-скоростна-комуникация на дълги разстояния. От 1990 г. до 1992 г. лаборатории в Съединените щати и Обединеното кралство използваха циркулиращи вериги за предаване на данни със скорост 2,5 Gbit/s и 5 Gbit/s на повече от 1 × 10⁴km; Японски лаборатории предават 10Gbit/s данни над 1×10⁶km. През 1995 г. френски лаборатории предават 20Gbit/s данни над 1×10⁶km, с разстояние на ретранслатора от 140km. През 1995 г. британски лаборатории предават 20Gbit/s данни над 8100 км и 40Gbit/s данни над 5000 км. Полеви изпитания на линейни оптични солитонни системи също бяха проведени в градски мрежи около Токио, Япония, предавайки 10Gbit/s и 20Gbit/s данни съответно над 2,5×10³km и 1×10³km. През 1994 г. и 1995 г. високоскоростни данни от 80 Gbit/s и 160 Gbit/s също бяха предадени съответно над 500 km и 200 km.
