第1章 光通信史

1.1 光传递信息自古有之

人的天职在于勇于探索真理。

——尼古拉·哥白尼（N.Kopernik）

1.1.1 周幽王烽火戏诸侯——古老光通信

什么叫光通信？光通信是利用光波作为载体来传递信息的通信。

广义地说，用光传递信息并不是什么新鲜事。早在公元前2000多年前，我们的祖先就在都城和边境堆起一些高高的土丘，遇到敌人入侵，就在这些土丘上燃起烟火传递受到入侵的信息，各地诸侯看见烟火就立刻领兵来救援，这种土丘叫作烽火台，如图1.1.1a所示，它就是一种古老的光通信设备。其中“千金买笑”即“周幽王烽火戏诸侯”的故事流传甚广（见图1.1.1b），昏君周幽王为了让自己的爱妃褒姒开怀一笑，答应“谁要能叫娘娘一笑，就赏他一千斤金子”（当时把铜叫金子），于是有人想出了一个点起烽火戏诸侯的办法，想换取娘娘一笑。一天傍晚，周幽王带着爱妃褒姒登上城楼，命令四下点起烽火。临近的诸侯看到了烽火，以为西戎（当时西方的一个部族）来犯，便领兵赶到城下救援，但见灯火辉煌，鼓乐喧天。一打听才知是周幽王为了取乐于娘娘而干的荒唐事儿，各诸侯敢怒不敢言，只好气愤地收兵回营。褒姒见状，果然淡然一笑。但事隔不久，西戎果真来犯，城楼上虽然点起了烽火，却无援兵赶到，原来各诸侯以为周幽王又是故伎重演。结果都城被西戎攻下，周幽王也被杀死了，从此西周灭亡了。

荷马史诗《伊利亚特》中也提到了烽火通信。

另外，夜间的信号灯、水面上的航标灯也是古老光通信的实例。

1.1.2 信号灯通信——自古到今使用

可见光信号灯是人类自公元前2000年以来一直采用的夜间信号装置，到今天也不例外。图1.1.2是夜间用信号灯与相邻舰船通信的情景。信号灯操作员一手掌握信号灯的照射方向，另一只手频繁地搬动把手，使信号灯前面的遮光百叶窗按照信号规则展开和关闭，从而发送简短信息。这是几乎每一个水手都要学习的技能之一。

1.1.3 航标灯通信——船舶导航指引

人类需要善于实践的人，也需要梦想者。

——居里夫人（M.Curie）

航标灯是安装在某些航标上的交通灯，在夜间发出规定的灯光颜色和闪光频率（频率可以为0），达到规定的照射角度和能见距，对夜行的船舶进行指引。

航标灯有固定灯标、漂浮灯标、船用灯标和灯塔4种。固定灯标、漂浮灯标、船用灯标是作导航和警告用的信标。灯塔在海上昼夜发出可识别信号，供船舶测定位置和向船舶提供危险警告，如图1.1.3所示。航标灯多使用蓄电池作电源，小型灯塔已采用太阳能电池，大型灯塔则采用柴油发电机组作为主电源。

灯光通信是使用灯光通信器材进行的视觉信号通信，通常用灯光的颜色、长短闪光来表示字母、数码、勤务用语信号和某种特定意义的内容，用于保障夜间作战指挥、协同动作、标志位置、识别敌我等。常用的器材主要是各种信号灯，近代也可利用手电筒。

船舶在夜间航行时，除了航行灯，还应安装各种信号灯，以便对外联系，供本船发生火灾、失去控制或载有易燃危险货物时使用。

信号灯全都为360°环照，安装在雷达桅两侧或独立的信号灯杆两侧，有白光、红光和绿光，用于表示船舶的作业状态。

船舶夜航时开启桅灯、尾灯及舷灯；有拖带时，开启两盏桅灯、尾灯及舷灯。锚泊时，关闭航行灯而开启锚灯；搁浅时，在开启锚灯同时再开启两盏红信号灯。船舶失控时，夜间开启航行灯并同时开启两盏红信号灯。拖网渔船作业时，夜间除开启航行灯外还开启一白一绿信号灯。

通信闪光灯又称莫尔斯信号灯，由人工操作，按莫尔斯电报码信号发出白光，供近距离通信联络用。

在现代作战条件下，许多情况不允许使用可见光信号标志本舰位置或进行通信，因为现代传感器灵敏度较高，可见光信号很可能在较远距离就被敌方观察到。因此，现在各国舰艇都装备有夜间红外信号灯，以便用于夜间航行相遇和编队联络。

铁路系统也使用信号灯，用灯光颜色、形状、位置和状态等进行通信联络。

南海航线是全球最重要的海上贸易通道之一，但主要航线附近岛礁滩多，暗沙也多，且其位置和水深、水文缺乏准确的资料记录，加之航路附近有许多通航障碍物，这些都需要通过设置航行安全保障设施，对船舶进行导航指示。近年来，我国在南海建立了5座灯塔，除为船舶进行导航指示外，还可以帮助船舶在航行过程中进行有效定位和航路指引，对于降低船舶溢油污染概率，进而有效保护南海海洋生态环境将起到重要的支持保障作用。图1.1.4为南海渚碧灯塔。