50 let optičnih vlaken: izum vlaken z majhnimi izgubami

Dec 19, 2023

Pustite sporočilo

info-604-420


Leta 1970 je bil svet na robu podatkovne in komunikacijske eksplozije.
Novi izumi so začeli ustvarjati potrebo po prenosu podatkov na velike razdalje. Jeseni 1969 je Ministrstvo za obrambo ZDA razvilo ARPAnet, predhodnika interneta, ki je prvi povezal Pentagon in univerzitetne laboratorije. Podjetja, kot je Digital Equipment, so bila zaposlena z izdelovanjem prvih mikroračunalnikov v velikosti hladilnika, ki so bili manjši in cenejši od velikih računalnikov velikosti sobe, kar je pomenilo, da je več podjetij lahko vodilo svoje posle prek podatkov. Prvi bankomati so bili primitivni. Za podporo zmožnosti stroja za branje so bile papirnate tablice z navodili napolnjene z rahlo radioaktivnimi elementi in zahtevane za pošiljanje bančnih informacij strank prek interneta. Leto kasneje je računalniški programer po imenu Ray Tomlinson poslal prvo e-pošto na svetu in začel uporabljati simbol @ za ločevanje imen in naslovov.
Tudi globalna podjetja so se začela med seboj pogovarjati, vendar so bakrene telefonske linije lahko prenesle le omejeno število klicev. Kakovost zvoka je slaba, ker žice ne prenašajo dovolj informacij, da bi poustvarile človekov glas. Povpraševanje je tako preseglo ponudbo, da mednarodni klici na neki točki stanejo celo 4 USD na minuto (kar ustreza 27 USD leta 2020) ali več.
Vse večja je potreba po nizkem prenosu velikih količin podatkov in pogovorov na velike razdalje. Da bi zadovoljili to potrebo, so raziskovalci, ki jim je pomagal Charles, takrat fizik v britanskem Standard Telecommunications Laboratory, opazili verodostojno teorijo.
Izraz "optična vlakna" se je pojavil v šestdesetih letih prejšnjega stoletja. Vendar je bil izraz prvotno uporabljen za opis optičnih ojačevalnikov v katodnih ceveh (ki se uporabljajo za gledanje televizije), računalniških vezij in medicinskih naprav. Tehnika deluje le na kratkih razdaljah. Ko razdalja doseže približno 20 metrov (približno 65 čevljev), signal skoraj popolnoma izgine.
Kao je prvi predlagal, da bi bil svet lahko povezan v obliki svetlobe, posredovane z optičnimi vlakni. V temeljnem dokumentu, objavljenem leta 1966, je dr. Kao zapisal, da so lahko optična vlakna teoretično veliko boljša od bakrenih žic ali radijskih signalov. Izziv so nečistoče v steklu, ki povzročajo tudi tisto, čemur znanstveniki pravijo "oslabitev" signalov. Znanstvenikom je uspelo najti "optično vlakno z majhnimi izgubami,« steklo, ki lahko prenaša svetlobo na velike razdalje brez znatne izgube svetlobe. Kaoova hipoteza je bila, da bi s čiščenjem stekla lahko tanki snopi vlaken prenašali velike količine podatkov na velike razdalje z minimalno izgubo signala.
Nihče pa ni vedel, kako narediti tako prečiščeno vlakno. Britanska pošta, ki je bila odgovorna za britanski telefonski sistem, se je obrnila na Corning za pomoč pri iskanju nove vrste visoko zmogljivega kabla. Corning je imenoval fizika Roberta Maurerja za vodenje dveh novih mladih raziskovalcev: eksperimentalnega fizika Donalda Kecka in kemika za steklo Petra Schultza, ki bosta delala na projektu.
Pot do inovacij pa se mora izogniti frustracijam zaradi številnih neuspelih poskusov. V tem času so znanstveniki preizkusili številne kombinacije stekla in poskuse, ki so temeljili na različnih velikostih in proizvodnih metodah, da bi ustvarili in prečistili steklene komponente, potrebne za poskuse. Eden od izzivov je bil združiti dve vrsti stekla v eno vlakno. Pri vsakem preizkusu so tehniki potegnili vlakno iz steklenega bloka, ki je bil postavljen drug ob drugem v peč, nato pa so vlakno pritrdili na drugega, da so naredili eno vlakno.
V petek zvečer avgusta 1970 se je Keck pripravljal, da bo novo razviti prototip novega optičnega vlakna postavil v napravo za testiranje. Čeprav komaj čaka, da se začne konec tedna, želi Keck preizkusiti najnovejše rezultate, preden gre domov. Nagnil se je nad mikroskop in osupnila ga je močna svetloba. "To je bil najveličastnejši prizor, kar sem jih kdaj videl," je pozneje opisal Keck. Izguba svetlobe se meri v decibelih in teorija dr. Kaoa deluje samo, če svetlobna zmogljivost stekla kaže izgubo manj kot 20 decibelov. Svetlobni utrip, ki prehaja skozi novo vlakno, je med 16 in 17 decibelov. Keck je rekel, da je tistega dne v svojem laboratoriju začutil Edisonov duh in zapisal "Vau!" v zvezku. .
Kot je opisano v patentni prijavi, je "svetlovodno vlakno"optična vlaknaki lahko prenese 65,{1}}-krat več informacij kot bakrena žica. Štiri leta pozneje je bil ta »vau« trenutek poleti 1970 ovekovečen z ameriškim patentom št. 3711.262.
Minilo je devet let, odkar je Corning začel množično proizvajati optična vlakna. Trajalo je še nekaj let, da so podjetja začela uporabljati podvodne kable iz optičnih vlaken, ki bi povezovali celine in ljudem zagotavljali poceni način komuniciranja. Toda tisto avgustovsko popoldne leta 1970 je vedno pomenilo začetek komunikacijske revolucije, ki bo sčasoma pomagala preoblikovati svet.

Pošlji povpraševanje