50 rokov optických vlákien: Vynález Low-loss Fiber

Nov 06, 2020

Zanechajte správu

V roku 1970 bol svet na pokraji výbuchu dát a komunikácií.


Nové vynálezy začali vytvárať potrebu prenášať dáta na dlhé vzdialenosti. Na jeseň roku 1969 americké ministerstvo obrany vyvinulo ARPAnet, predchodcu internetu, ktorý najprv pripojil Pentagon a univerzitné laboratóriá. Spoločnosti ako Digital Equipment boli zaneprázdnené tým, že vyrábali prvé mikropočítače veľkosti chladničky, ktoré boli menšie a lacnejšie ako hlavné rámy veľkosti miestnosti, čo znamená, že viac spoločností by mohlo prevádzkovať svoje podnikanie prostredníctvom údajov. Prvé bankomaty boli primitívne. Na podporu schopnosti stroja čítať boli papierové inštruktážne štítky naplnené mierne rádioaktívnymi prvkami a potrebné na odosielanie bankových informácií zákazníkov cez internet. O rok neskôr, počítačový programátor menom Ray Tomlinson poslal na svete prvý e-mail a začal používať symbol @ oddeliť mená a adresy.


Globálne podniky tiež začali musieť hovoriť medzi sebou, ale medené telefónne linky mohli vykonávať len obmedzený počet hovorov. Kvalita zvuku je slabá, pretože drôty nenesú dostatok informácií na opätovné vytvorenie hlasu osoby. Dopyt tak prekonal ponuku, že medzinárodné hovory na jednom mieste stojí až 4 doláre za minútu (čo zodpovedá 27 dolárov v roku 2020) alebo viac.


Rastie potreba prenášať veľké množstvo dát a konverzácií na dlhé vzdialenosti pri nízkych nákladoch. Na splnenie tejto potreby sa do pozornosti výskumníkov dostala hodnoverná teória, ktorú pomáhal Charles, vtedajší fyzik v britskom štandardnom telekomunikačnom laboratóriu.


Termín "optické vlákno" sa dostal do pohľadu v roku 1960. Ale termín bol pôvodne používaný na opis optických zosilňovačov v katódových trubiek (používa sa na sledovanie televízie), počítačových obvodov a zdravotníckych pomôcok. Táto technika funguje len na krátke vzdialenosti. Keď vzdialenosť dosiahne asi 20 metrov (asi 65 stôp), signál takmer zmizne úplne.


Kao bol prvý, kto naznačoval, že svet by mohol byť pripojený vo forme svetla, sprostredkované optickými vláknami. V semennom dokumente uverejnenom v roku 1966, Dr Kao napísal, že optické vlákna by teoreticky mohli byť oveľa lepšie ako medené drôty alebo rádiové signály. Výzvou sú nečistoty v skle, ktoré tiež spôsobujú to, čo vedci nazývajú "útlm" signálov. Vedcom sa podarilo nájsť "nízkozáujmové optické vlákno", pohár, ktorý dokáže prenášať svetlo na dlhé vzdialenosti bez výraznej straty svetla. Kao hypotéza bola, že čistením skla, tenké vlákno zväzky budú môcť prenášať veľké množstvo dát na dlhé vzdialenosti s minimálnou stratou signálu.


Ale nikto nevedel, ako urobiť také vyčistené vlákno. Britská pošta, ktorá bola zodpovedná za britský telefónny systém, sa obrátila na Corning o pomoc pri hľadaní nového typu vysokokapacitného kábla. Corning menovaný fyzik Robert Maurer viesť dva nové mladých výskumných pracovníkov: experimentálny fyzik Donald Keck a sklo chemik Peter Schultz pracovať na projekte.


Cesta k inováciám sa však musí vyhnúť frustrácii z mnohých neúspešných experimentov. Počas tejto doby vedci vyskúšali početné kombinácie skla a experimenty založené na rôznych konštrukčných veľkostiach a výrobných metódach na vytvorenie a čistenie sklenených komponentov potrebných na experimenty. Jednou z výziev bolo spojiť dva typy skla do jedného vlákna. V každom teste technici vytiahol vlákno zo skleneného bloku umiestneného vedľa seba v peci, potom pripojený vlákno k druhému, aby sa jediné vlákno.


V piatok večer v auguste 1970, Keck sa chystal dať tímu novo vyvinutý prototyp nového optického vlákna do zariadenia pre testovanie. Hoci sa nemôže dočkať, až začne víkend, Keck chce vyskúšať najnovšie výsledky pred odchodom domov. Naklonil sa cez mikroskop a bol ohromený jasným svetlom. "Bol to ten najkrajší pohľad, aký som kedy videl," opísal neskôr Keck. Strata svetla sa meria v decibeloch a Teória Dr. Kaa funguje len vtedy, ak nosnosť skla ukazuje stratu menšiu ako 20 decibelov. Pulz svetla prechádzajúceho novým vláknom je medzi 16 a 17 decibelmi. Keck povedal, že cítil Edison ducha ten deň vo svojom laboratóriu a napísal "Wow!" v notebooku.


Ako je popísané v patentovej prihláške, "ľahké vodiace vlákno" je optické vlákno, ktoré môže niesť 65.000 krát viac informácií ako medený drôt. O štyri roky neskôr, že "Wow" moment v lete roku 1970 bol večný patent USA č 3711,262.


Je to už deväť rokov, čo Corning začal masovo vyrábať optické vlákna. Trvalo niekoľko rokov, kým spoločnosti začali používať podmáce optické káble, ktoré by spájali kontinenty a poskytovali ľuďom nízkonákladový spôsob komunikácie. Napriek tomu, že augustové popoludnie v roku 1970 vždy znamenalo začiatok komunikačnej revolúcie, ktorá by nakoniec pomohla pretvoriť svet.


Zaslať požiadavku