История оптоволокна

Потребность в передаче больших объемов данных постоянно растет. Сейчас это возможно благодаря применению оптоволокна, максимальная скорость передачи информации в нем доходит до 255 Тбит/с.
Использовать свет как средство передачи сообщений человечество начало давно. В древности люди жгли костры для передачи сигналов на длинные расстояния. В 1790 во Франции появился оптический телеграф (семафор),он представлял собой длинные рейки, занимающее одно из 4 положений, к ним были прикреплены короткие рейки, система позволяла воспроизвести 196 разных сигналов. Благодаря устройству, стало возможно доставка сообщений от Парижа до Бреста за 7 минут.
В 1840 году физики Даниэль Колладон и Жак Бабине провели опыт со световым лучом, в котором наблюдали эффект внутреннего отражения в струе воды. В 1880 году Александром Грехем Беллом был создан фотофон, в устройстве голос передавался посредством света. Система состояла из линз и зеркал, за основу было взято свойства селена изменять электрическое сопротивление в зависимости от интенсивности света. Звуки в устройстве передавались при помощи световых лучей на расстояния до 213 метров.
Первая оптическая телефонная система появилась благодаря Норману Френчу в 1934 году. Идея заключалась в преобразовании голоса в световые сигналы и передаче его по стеклянному стержню. Однако реализация концепции была затруднительна из-за отсутствия подходящего источника света и стала осуществима с изобретением лазера в 1958 году. В 1951 году Ван Хиил и Нариндер Капани проводили исследования по передаче изображения по жгуту из стеклянных волокон. В результате у Хиила появилась идея применения для волокон пластиковой оболочки, Капани придумал способ размещения волокон, сейчас как стандарт в промышленности используется ее видоизмененная версия, кроме того ученый первым изображение без потерь из волокон диаметром 50 мкм.
Современный вид оптоволокно приобрело в 1954 году. Недостатком первых оптических систем было ослабление и искажения сигналов. У первых оптических волокон коэффициент затухания был 1000 дБ/км, при необходимым 20дБ/км. Чарльз Као и Джордж Хокем связали это с примесями в стекле. В 1970 году компания “Corning inc.” выпустила первое коммерческое оптоволокно с затуханием до 17 дБ/км. Сегодня у оптического волокна коэффициент затухания 0,2-0,3 дБ.
В 1973 г. была внедрена первая волоконно-оптическая линия на борт корабля Little Rock. А в 1976 году на самолете A-7 была заменена медная кабельная система на волоконно-оптическую. 1990 году стала возможна передача сигнала на расстояние 7500 км со скоростью 2,5 ГБ/с. Благодаря работе лазера в солитонном режиме удалось избежать искажений.
Сегодня популярны пластиковые оптические волокна, они постепенно вытесняют стеклянные. Оптоволокно представляет собой тонкие нити из кварцевого стекла для сохранности покрытые пластиковой или полиэтиленовой оболочкой, в одном кабеле их может быть до 96, каждая их них помещена в гидрофобный гель. Нить состоит из сердечника и оболочки. Передача информации происходит за счет эффекта отражения света. Диаметр оболочки стандартизован - 125±1 микрон, примерно с человеческий волос, у сердцевины же он зависит от типа волокна, принятых стандартов в стране. Основная сфера применения оптоволокна - интернет-коммуникации, кроме того оно используется в медицине, так как оптические волокна очень тонкие, их применяют для исследования кровеносных сосудов, легких. Популярны лайт-системы, здесь используется оптоволокно, функция которого приносить солнечный свет в дом. Существенным минусом технологии является дороговизна оборудования и установки.