50 let optických vláken: Vynález Low-ztráta Fiber

Nov 06, 2020

Zanechat vzkaz

V roce 1970 byl svět na pokraji výbuchu dat a komunikací.


Nové vynálezy začaly vytvářet potřebu přenášet data na dlouhé vzdálenosti. Na podzim roku 1969 vyvinulo americké ministerstvo obrany ARPAnet, předchůdce internetu, který poprvé propojil Pentagon a univerzitní laboratoře. Společnosti jako Digital Equipment byly zaneprázdněny výrobou prvních mikropočítačů velikosti ledničky, které byly menší a levnější než sálové počítače velikosti místnosti, což znamená, že více společností by mohlo provozovat své podnikání prostřednictvím dat. První bankomaty byly primitivní. Pro podporu schopnosti stroje číst byly papírové instruktážní desky naplněny mírně radioaktivními prvky a musely posílat bankovní informace zákazníků přes internet. O rok později, počítačový programátor jménem Ray Tomlinson poslal první e-mail na světě a začal používat @ symbol oddělit jména a adresy.


Globální podniky také začaly muset mluvit mezi sebou, ale měděné telefonní linky mohly nést pouze omezený počet hovorů. Kvalita zvuku je slabá, protože dráty nenesou dostatek informací, aby znovu vytvořily hlas osoby. Poptávka tak předčila nabídku, že mezinárodní hovory v jednom okamžiku stály až 4 dolary za minutu (což odpovídá 27 dolarům v roce 2020) nebo více.


Roste potřeba přenášet velké množství dat a konverzací na dlouhé vzdálenosti za nízkou cenu. K uspokojení této potřeby se vědcům objevila věrohodná teorie, jíž pomáhal Charles, tehdy fyzik z britské Standardní telekomunikační laboratoře.


Termín "optické vlákno" přišel do pohledu v roce 1960. Ale termín byl původně používán k popisu optických zesilovačů v katodových paprscích (používaných ke sledování televize), počítačových obvodů a zdravotnických prostředků. Technika funguje pouze na krátké vzdálenosti. Když vzdálenost dosáhne asi 20 metrů (asi 65 stop), signál téměř úplně zmizí.


Kao byl první, kdo naznačil, že svět by mohl být spojen ve formě světla, zprostředkované optickými vlákny. V klíčovém článku publikovaném v roce 1966, Dr. Kao napsal, že optická vlákna by teoreticky mohla být mnohem lepší než měděné dráty nebo rádiové signály. Výzvou jsou nečistoty ve skle, které také způsobují to, co vědci nazývají "útlum" signálů. Vědcům se podařilo najít "optické vlákno s nízkou ztrátou", sklo, které dokáže přenášet světlo na dlouhé vzdálenosti bez znatelné ztráty světla. Kaova hypotéza byla, že čištěním skla budou tenké vláknité svazky schopny přenášet velké množství dat na dlouhé vzdálenosti s minimální ztrátou signálu.


Ale nikdo nevěděl, jak vyrobit tak čištěné vlákno. Britská pošta, která byla zodpovědná za britský telefonní systém, se obrátila na Corninga o pomoc při hledání nového typu vysokokapacitního kabelu. Corning jmenoval fyzika Roberta Maurera, aby vedl dva nové mladé výzkumné pracovníky: experimentálního fyzika Donalda Kecka a sklářského chemika Petera Schultze, aby na projektu pracovali.


Cesta k inovacím se však zákonitě vyhne frustraci z mnoha neúspěšných experimentů. Během této doby vědci vyzkoušeli četné skleněné kombinace a experimenty založené na různých velikostech designu a výrobních metodách pro vytvoření a čištění skleněných komponent potřebných pro experimenty. Jednou z výzev bylo spojit dva typy skla do jednoho vlákna. V každém testu, technici vytáhl vlákno ze skleněného bloku umístěné vedle sebe v peci, pak připojen vlákno k druhému, aby se jedno vlákno.


V pátek večer v srpnu 1970 se Keck chystal vložit do zařízení pro testování nově vyvinutý prototyp nového optického vlákna. I když se nemůže dočkat, až začne víkend, Keck chce vyzkoušet nejnovější výsledky před odchodem domů. Naklonil se přes mikroskop a byl ohromen jasným světlem. "Byl to ten nejvelkolepější pohled, jaký jsem kdy viděl," popsal později Keck. Ztráta světla se měří v decibelech a teorie Dr. Kaa funguje pouze v případě, že světlo sklo vykazuje ztrátu menší než 20 decibelů. Puls světla procházející novým vláknem je mezi 16 a 17 decibely. Keck řekl, že ten den ve své laboratoři cítil Edisonova ducha a napsal "Wow!" do zápisníku.


Jak je popsáno v patentové přihlášce, "lehké vodící vlákno" je optické vlákno, které může nést 65.000 krát více informací než měděný drát. O čtyři roky později, že "Wow" moment v létě roku 1970 byl zvěčněn patentem USA č. 3711,262.


Už je to devět let, co Corning začal masově vyrábět optická vlákna. Trvalo několik let, než společnosti začaly používat podmořské optické kabely, které by propojovaly kontinenty a poskytovaly lidem levný způsob komunikace. Přesto to srpnové odpoledne v roce 1970 vždy znamenalo začátek komunikační revoluce, která by nakonec pomohla přetvářet svět.


Odeslat dotaz