Valon käyttö viestinnässä ei ole täysin uusi käsite. Muinaisessa Kiinassa majakkatornien käyttö varoituksiin on paras esimerkki visuaalisesta valoviestinnästä. Eurooppalaisia, jotka käyttävät semaforia tiedon välittämiseen, voidaan myös pitää primitiivisinä optisen viestinnän muotoina.
Modernin optisen viestinnän prototyyppi voidaan jäljittää Bellin vuonna 1880 keksimään valopuhelimeen. Hän käytti auringonvaloa valonlähteenä ja kohdistai valonsäteen linssin läpi lähettimen edessä olevaan värisevään peiliin, jolloin valon intensiteetti vaihteli äänen muutosten mukaan, mikä sai aikaan valon intensiteetin äänen modulaation. Vastaanottopäässä parabolinen heijastin heijasti ilmakehän läpi lähetetyn valonsäteen akkuun, ja seleenikiteet toimivat optisena vastaanottavana ilmaisulaitteena ja muuttivat optisen signaalin sähkövirraksi. Tällä tavalla äänisignaalit välitettiin onnistuneesti ilmakehän avaruuden läpi. Ihanteellisten valonlähteiden ja lähetysvälineiden puutteen vuoksi tällä valopuhelimella oli erittäin lyhyt lähetysetäisyys, eikä sillä ollut käytännön sovellusarvoa, mikä johti hitaan kehitykseen. Valopuhelin oli kuitenkin edelleen loistava keksintö, sillä se osoitti, että valoaaltoja voidaan käyttää kantoaaltoina tiedon välittämiseen. Siksi Bellin valokuvapuhelinta voidaan pitää modernin optisen viestinnän prototyyppinä.
Lamppujen keksiminen mahdollisti ihmisten rakentaa yksinkertaisia optisia viestintäjärjestelmiä käyttämällä niitä valonlähteinä, kuten laivojen ja laivojen ja maan väliseen viestintään, autojen suuntavilkkuihin, liikennemerkkivaloihin jne. Itse asiassa mikä tahansa merkkivalo on perusoptinen viestintäjärjestelmä. Monissa tapauksissa valonlähteinä voidaan käyttää laajaspektrisiä -fluoresenssivalo-diodeja. Vuonna 1960 amerikkalainen Maiman keksi ensimmäisen rubiinilaserin, joka tavallaan ratkaisi valonlähdeongelman ja toi uutta toivoa optiseen viestintään. Tavalliseen valoon verrattuna lasereilla on erinomaiset ominaisuudet, kuten kapea spektrin leveys, erittäin hyvä suuntaavuus, erittäin korkea kirkkaus sekä suhteellisen tasainen taajuus ja vaihe. Laserit ovat erittäin koherenttia valoa, joiden ominaisuudet ovat samankaltaisia kuin radioaaltojen, joten ne ovat ihanteellisia optisia kantoaaltoja. Rubiinilaserin jälkeen helium-neonlaserit (He-Ne) ja hiilidioksidilaserit (CO₂) ilmestyivät peräkkäin ja otettiin käyttöön käytännössä. Lasereiden keksiminen ja soveltaminen toi 80 vuotta lepotilassa olleen optisen viestinnän aivan uuteen vaiheeseen.
Solid-state-laserien keksintö lisäsi huomattavasti lähetettyä optista tehoa ja pidensi lähetysetäisyyttä, mikä mahdollisti ilmakehän laserviestinnän käytön joen rantojen yli, saarten välillä ja tietyissä erityistilanteissa. Ilmakehän laserviestinnän vakaus ja luotettavuus jäivät kuitenkin edelleen ratkaisematta. Tietoa kuljettavien valoaaltojen käyttäminen pisteestä-pisteeseen-pisteeseen tapahtuvan tiedonsiirron aikaansaamiseksi ilmakehän leviämisen kautta on mahdollista, mutta ilmasto vaikuttaa vakavasti viestintäkykyyn ja laatuun. Sateen, sumun, lumen ja ilmakehän pölyn imeytymisen ja sironnan vuoksi valoaallon energian vaimennus on merkittävää; lisäksi epätasaisuus ilmakehän tiheydessä ja lämpötilassa aiheuttaa muutoksia taitekertoimessa, mikä johtaa säteen sijainnin siirtymiin. Siksi ilmakehän laserviestinnän etäisyys ja vakaus ovat erittäin rajoitettuja, eivätkä ne pysty saavuttamaan "kaiken sään" viestintää.
Vuosi 1970 oli loistava vuosi valokuituviestinnän historiassa. Corning Company Yhdysvalloissa kehitti menestyksekkäästi kvartsivalokuitua, jonka häviö on 20 dB/km, mikä mahdollistaa valokuituviestinnän kilpailevan koaksiaalikaapeliviestinnän kanssa, paljastaen näin valokuituviestinnän valoisat näkymät ja saaneet maat ympäri maailmaa investoimaan peräkkäin huomattavia työvoima- ja materiaaliresursseja siirtäen valokuituviestinnän tutkimuksen ja kehityksen uuteen vaiheeseen. Vuonna 1972 Corning Company kehitti korkean-puhtauden kvartsimonimuotoisen optisen kuidun, joka pienensi häviön 4 dB/km. Vuonna 1973 yhdysvaltalainen Bell Laboratories saavutti vielä parempia tuloksia vähentämällä valokuituhäviön 2,5 dB/km ja edelleen 1,1 dB/km vuonna 1974. Vuonna 1976 japanilaiset yritykset, mukaan lukien Nippon Telegraph and Telephone (NTT), vähensivät valokuituhäviön 0,47 dB/km:iin (1 aallonlengthm).
Vuonna 1970 edistyttiin merkittävästi myös valokuituviestinnän valonlähteissä. Tuona vuonna Bell Laboratories Yhdysvalloissa, Nippon Electric Company (NEC) Japanissa ja entinen Neuvostoliitto rikkoivat peräkkäin alhaisissa lämpötiloissa (-200 astetta) tai pulssiherätysolosuhteissa toimivien puolijohdelaserien rajoitukset kehittäen menestyksekkäästi galliumalumiiniarsenidia (GaAlAs) kaksoisaaltorakennetta, joka voisi jatkuvalla puolijohdelaserilla huoneenlämpötilassa. luoda perusta puolijohdelasereiden kehitykselle. Vuonna 1973 puolijohdelaserien käyttöikä saavutti 7 × 10³h. Vuonna 1977 Bell Laboratoriesin kehittämien puolijohdelaserien käyttöikä oli 100 000 tuntia (noin 11,4 vuotta) ja ekstrapoloitu käyttöikä 1 miljoonaa tuntia, mikä täytti täysin käytännön vaatimukset. Vuonna 1976 Nippon Telegraph and Telephone Company kehitti menestyksekkäästi indiumgalliumarsenidifosfidilasereita (InGaAsP), jotka säteilevät 1,3 μm:n aallonpituudella. Vuonna 1979 AT&T Company Yhdysvalloissa ja Nippon Telegraph and Telephone Company Japanissa kehittivät menestyksekkäästi jatkuvasti värähteleviä puolijohdelasereita, jotka säteilevät 1,55 μm:n aallonpituudella.
Vuonna 1976 Yhdysvallat suoritti kenttäkokeita maailman ensimmäisestä käytännöllisestä valokuituviestintäjärjestelmästä Atlantassa. Järjestelmä käytti valonlähteinä GaAlAs-lasereita ja siirtoväliaineena monimuotoista optista kuitua nopeudella 44,7 Mbit/s ja lähetysetäisyydellä noin 10 km. Vuonna 1980 Yhdysvalloissa otettiin kaupalliseen käyttöön standardoitu FT-3 optinen kuituviestintäjärjestelmä. Järjestelmässä käytettiin 44,7 Mbit/s nopeudella luokiteltua{11}}indeksimonimuotoista valokuitua. Myöhemmin Yhdysvallat rakensi nopeasti itä{12}}länsi- ja pohjois-etelän runkolinjat ylittäen 22 osavaltiota optisen kaapelin kokonaispituudella 5 × 10⁴ km. Vuosina 1976 ja 1978 Japani suoritti peräkkäin kokeita vaihe{22}}indeksimonimuotoisten valokuituviestintäjärjestelmien nopeudella 34 Mbit/s ja lähetysetäisyydellä 64 km, sekä asteittaisten-indeksien monimuotoisten valokuituviestintäjärjestelmien nopeudella 100 Mbit/s. Vuonna 1983 Japani rakensi pitkän matkan optisen kaapelin runkojohdon, joka kulkee pohjoisesta etelään maan läpi, kokonaispituus 3400 km, alkuperäinen siirtonopeus 400 Mbit/s, myöhemmin laajennettu 1,6 Gbit/s. Myöhemmin Yhdysvaltojen, Japanin, Yhdistyneen kuningaskunnan ja Ranskan käynnistämä TAT-8-merenalainen optinen kaapeliviestintäjärjestelmä Atlantin valtameren yli valmistui vuonna 1988, ja sen kokonaispituus oli 6,4 × 10³km; ensimmäinen TPC-3/HAW-4 merenalainen optinen kaapeliviestintäjärjestelmä Tyynenmeren yli valmistui vuonna 1989, kokonaispituus 1,32×10⁵km. Siitä lähtien merenalaisten optisten kaapeliviestintäjärjestelmien rakentamista on kehitetty täysin, mikä edistää maailmanlaajuisten viestintäverkkojen kehitystä.
Sen jälkeen kun Kao ehdotti valokuitua siirtovälineeksi vuonna 1966, optinen kuituviestintä on kehittynyt erittäin nopeasti tutkimuksesta sovelluksiin, jatkuvien teknisten päivitysten ja sukupolvien myötä, viestintäominaisuuksien (lähetysnopeus ja toistimen etäisyys) jatkuva parantaminen ja sovellusalueen jatkuva laajentaminen. Optisen viestinnän kehitys voidaan jakaa karkeasti viiteen vaiheeseen:
Ensimmäinen vaihe: Tämä oli ajanjakso perustutkimuksesta kaupalliseen sovellusten kehittämiseen. Vuodesta 1976 lähtien, tiiviisti tutkimus- ja kehitysvaiheita seuraten, monien kenttäkokeiden jälkeen vuonna 1978 otettiin virallisesti kaupalliseen käyttöön ensimmäisen sukupolven 0,8 μm aallonpituudella toimiva optinen aaltojärjestelmä, joka toteutti lyhyen aallonpituuden (0,85 μm), alhaisen nopeuden (45 Mbit/s tai 34 Mbit/s) valokuituviestintäjärjestelmät. Syntyi optinen kuitu, jonka häviö oli 2 dB/km ja jonka ei--toistimen lähetysetäisyys oli noin 10 km ja suurin viestintäkapasiteetti noin 500 Mbit/(s·km). Koaksiaalikaapelijärjestelmiin verrattuna valokuituviestintä oli pidentänyt toistinetäisyyksiä, alentanut investointi- ja ylläpitokustannuksia, saavuttanut suunnittelun ja kaupallisen toiminnan tavoitteet, ja valokuituviestinnästä tuli todellisuutta.
Toinen vaihe: Tämä oli käytännön jaksoa, jonka tutkimustavoitteina oli siirtonopeuksien parantaminen ja siirtoetäisyyksien kasvattaminen sekä sovellusten voimakas edistäminen. Tänä aikana optinen kuitu kehittyi monimuotoisesta yksimuotoiseksi, työaallonpituudet kehittyivät lyhyistä aallonpituuksista (0,85 μm) pitkiin aallonpituuksiin (1,31 μm ja 1,55 μm), jolloin saavutettiin yksimuotoinen optinen kuituviestintä, jonka toiminta-aallonpituus on 31 μm. 140565 Mbit/s. Valokuituhäviö väheni entisestään tasoihin 0,5 dB/km (1,31 μm) ja 0,2 dB/km (1,55 μm), ja ei--toistimen lähetysetäisyydet olivat 50 100 km.
Kolmas vaihe: Tämä oli ajanjakso, jonka tavoitteena oli erittäin-suuri kapasiteetti ja erittäin pitkä matka, kattavasti ja perusteellisesti uusien teknologioiden tutkimus. Tänä aikana toteutettiin 1,55 μm:n dispersio-siirtymä yksimuotoinen-optinen kuituyhteys. Tässä valokuituviestintäjärjestelmässä käytettiin ulkoista modulaatiotekniikkaa, jonka siirtonopeudet olivat 2,510 Gbit/s ja ei-toistimen lähetysetäisyydet 100150 km. Laboratoriot voisivat saavuttaa vieläkin korkeampia tasoja.
Neljäs vaihe: Valokuituviestintäjärjestelmille oli tunnusomaista optisten vahvistimien käyttö toistimien etäisyyksien lisäämiseksi ja aallonpituusjakoisen multipleksointitekniikan käyttö bittinopeuksien ja toistimien etäisyyksien lisäämiseksi. Koska nämä järjestelmät käyttivät joskus homodyne- tai heterodyne-järjestelmiä, niitä kutsuttiin myös koherentiksi optiseksi aaltoviestintäjärjestelmiksi. Tässä vaiheessa valokuituviestintäjärjestelmissä valokuituhäviö kompensoitiin optisilla kuituvahvistimilla (EDFA), ja kompensoinnin jälkeen lähetys tuhansien kilometrien yli oli mahdollista. Yhdessä kokeessa tähtikytkintä käytettiin saavuttamaan 100-kanavainen 622 Gbit/s datamultipleksointi 50 km:n lähetysetäisyydellä ilman, että kanavien välinen ylikuuluminen oli vähäistä. toisessa kokeessa, yhden kanavan nopeudella 2,5 Gbit/s, ilman regeneraattoreita, optisen kuidun häviö kompensoitiin EDFA:lla, vahvistimen etäisyydellä 80 km ja lähetysetäisyydellä 2223 km. Koherentin ilmaisutekniikan käyttö optisissa aaltojärjestelmissä ei ollut edellytys EDFA:n käytölle. Jotkut laboratoriot olivat käyttäneet kiertosilmukoita 2,4 Gbit/s, 2,1×10⁴km ja 5Gbit/s, 1,4×10⁴km tiedonsiirtonopeuden saavuttamiseen. Optisten kuituvahvistimien tulo aiheutti suuria muutoksia valokuituviestinnän alalla.
Viides vaihe: Optiset kuituviestintäjärjestelmät perustuivat epälineaariseen kompressointiin optisen kuidun dispersion laajenemisen kompensoimiseksi, jolloin saavutettiin pulssisignaalien konforminen siirto, niin -optinen soliton-viestintä. Tämä vaihe kesti yli 20 vuotta ja oli saavuttanut läpimurtoa. Vaikka tämä perusidea esitettiin vuonna 1973, vasta vuonna 1988 Bell Laboratories käytti stimuloitua Raman-sirontahäviön kompensointia valokuituhäviössä siirtämällä dataa yli 4×10³km, ja seuraavana vuonna lähetysetäisyys laajeni 6×10³km:iin. EDFA:ta alettiin käyttää optiseen solitonivahvistukseen vuonna 1989. Sillä oli enemmän etuja insinöörikäytännössä, ja sen jälkeen jotkut kuuluisat kansainväliset laboratoriot ovat alkaneet todentaa optisen solitoniviestinnän valtavat mahdollisuudet nopeana{12}}pitkän matkan viestintänä. Vuosina 1990–1992 Yhdysvaltojen ja Yhdistyneen kuningaskunnan laboratoriot käyttivät kiertosilmukoita 2,5 Gbit/s ja 5 Gbit/s tiedonsiirtoon yli 1 × 10⁴ km:n matkalla; Japanilaiset laboratoriot lähettivät 10 Gbit/s dataa 1×10⁶km:n etäisyydellä. Vuonna 1995 ranskalaiset laboratoriot lähettivät 20 Gbit/s dataa 1×10⁶km etäisyydellä toistinetäisyydellä 140 km. Vuonna 1995 brittiläiset laboratoriot lähettivät 20 Gbit/s dataa yli 8100 km:n ja 40 Gbit/s dataa yli 5000 km:n matkalla. Lineaaristen optisten solitonijärjestelmien kenttäkokeet suoritettiin myös metropolialueen verkoissa ympäri Tokiota, Japania, siirtäen 10 Gbit/s ja 20 Gbit/s dataa 2,5×10³km ja 1×10³km. Vuosina 1994 ja 1995 nopeita 80 Gbit/s ja 160 Gbit/s dataa lähetettiin myös 500 km:n ja 1995 200 km:n matkalla.
