50 gadi optiskās šķiedras: zemu zudumu šķiedras izgudrojums

Dec 19, 2023

Atstāj ziņu

info-604-420


1970. gadā pasaule bija uz datu un sakaru sprādziena robežas.
Jauni izgudrojumi sāka radīt nepieciešamību pārsūtīt datus lielos attālumos. 1969. gada rudenī ASV Aizsardzības ministrija izstrādāja ARPAnet — interneta priekšteci, kas pirmo reizi savienoja Pentagonu un universitātes laboratorijas. Uzņēmumi, piemēram, Digital Equipment, bija aizņemti, veidojot pirmos ledusskapja izmēra mikrodatorus, kas bija mazāki un lētāki nekā istabas izmēra lieldatori, kas nozīmē, ka vairāk uzņēmumu varēja vadīt savu biznesu, izmantojot datus. Pirmie bankomāti bija primitīvi. Lai atbalstītu iekārtas lasīšanas spēju, papīra instrukciju plāksnītes tika piepildītas ar nedaudz radioaktīviem elementiem, un tām vajadzēja nosūtīt klientu bankas informāciju internetā. Gadu vēlāk datorprogrammētājs Rejs Tomlinsons nosūtīja pasaulē pirmo e-pastu un sāka lietot simbolu @, lai atdalītu vārdus un adreses.
Arī globālajiem uzņēmumiem sāka runāt vienam ar otru, taču vara telefona līnijas varēja veikt tikai ierobežotu skaitu zvanu. Skaņas kvalitāte ir vāja, jo vadi nenes pietiekami daudz informācijas, lai atjaunotu cilvēka balsi. Pieprasījums ir tik ļoti pārsniedzis piedāvājumu, ka starptautiskie zvani vienā brīdī maksāja pat 4 USD minūtē (atbilst 27 USD 2020. gadā) vai vairāk.
Pieaug nepieciešamība pārsūtīt lielus datu apjomus un sarunas lielos attālumos par zemām izmaksām. Lai apmierinātu šo vajadzību, pētnieku uzmanības lokā nonāca ticama teorija, kurai palīdzēja Čārlzs, toreizējais Lielbritānijas Standarta telekomunikāciju laboratorijas fiziķis.
Termins "optiskā šķiedra" parādījās 1960. gados. Bet sākotnēji šis termins tika izmantots, lai aprakstītu optiskos pastiprinātājus katodstaru lampās (izmanto televīzijas skatīšanai), datoru ķēdēs un medicīnas ierīcēs. Tehnika darbojas tikai nelielos attālumos. Kad attālums sasniedz aptuveni 20 metrus (apmēram 65 pēdas), signāls gandrīz pilnībā pazūd.
Kao bija pirmais, kas ierosināja, ka pasaule varētu būt savienota gaismas veidā, ko nodrošina optiskās šķiedras. 1966. gadā publicētajā pamatrakstā Dr. Kao rakstīja, ka optiskās šķiedras teorētiski varētu būt daudz labākas par vara vadiem vai radiosignāliem. Izaicinājums ir stikla piemaisījumi, kas arī izraisa to, ko zinātnieki sauc par signālu "vājināšanos". Zinātniekiem ir izdevies atrast "zemu zudumu optiskā šķiedra," stikls, kas var pārraidīt gaismu lielos attālumos bez ievērojama gaismas zuduma. Kao hipotēze bija tāda, ka, notīrot stiklu, plānās šķiedras saišķi spēs pārsūtīt lielu datu apjomu lielos attālumos ar minimālu signāla zudumu.
Bet neviens nezināja, kā izgatavot šādu attīrītu šķiedru. Lielbritānijas pasts, kas bija atbildīgs par Lielbritānijas telefona sistēmu, vērsās pie Korningas, lūdzot palīdzību jauna veida lieljaudas kabeļa atrašanā. Kornings iecēla fiziķi Robertu Maureru, lai vadītu divus jaunus jaunus pētniekus: eksperimentālo fiziķi Donaldu Keku un stikla ķīmiķi Pīteru Šulcu, lai strādātu pie projekta.
Tomēr ceļš uz inovāciju noteikti ļaus izvairīties no vilšanās, ko rada daudzi neveiksmīgi eksperimenti. Šajā laikā zinātnieki ir izmēģinājuši daudzas stikla kombinācijas un eksperimentus, kuru pamatā ir dažādi dizaina izmēri un ražošanas metodes, lai izveidotu un attīrītu eksperimentiem nepieciešamās stikla sastāvdaļas. Viens no izaicinājumiem bija apvienot abus stikla veidus vienā šķiedrā. Katrā pārbaudē tehniķi izvilka šķiedru no stikla bloka, kas bija novietots blakus krāsnī, pēc tam pievienoja šķiedru otrai, lai izveidotu vienu šķiedru.
Kādā 1970. gada augusta piektdienas vakarā Keks gatavojās ierīcē testēšanai ievietot komandas jaunizstrādāto jaunas optiskās šķiedras prototipu. Lai gan viņš nevar sagaidīt nedēļas nogales sākumu, Keks vēlas izmēģināt jaunākos rezultātus pirms došanās mājās. Viņš noliecās pie mikroskopa un viņu apstulbināja spilgta gaisma. "Tas bija visbrīnišķīgākais skats, ko jebkad esmu redzējis," vēlāk aprakstīja Keks. Gaismas zudumu mēra decibelos, un doktora Kao teorija darbojas tikai tad, ja stikla gaismas nestspēja uzrāda mazāku par 20 decibeliem zudumu. Gaismas impulss, kas iet caur jauno šķiedru, ir no 16 līdz 17 decibeliem. Keks teica, ka todien savā laboratorijā sajutis Edisona garu un uzrakstījis "Oho!" piezīmju grāmatiņā. .
Kā aprakstīts patenta pieteikumā, "gaismas virzošā šķiedra" iroptiskā šķiedrakas var pārvadāt 65 000 reizes vairāk informācijas nekā vara stieple. Četrus gadus vēlāk šis "Wow" brīdis 1970. gada vasarā tika iemūžināts ar ASV patentu Nr. 3711 262.
Ir pagājuši deviņi gadi, kopš Corning sāka masveidā ražot optiskās šķiedras. Pagāja vēl vairāki gadi, līdz uzņēmumi sāka izmantot zemūdens optiskās šķiedras kabeļus, kas savienotu kontinentus un nodrošinātu zemu izmaksu veidu cilvēkiem, kā sazināties. Tomēr šī 1970. gada augusta pēcpusdiena vienmēr iezīmēja sakaru revolūcijas sākumu, kas galu galā palīdzēs pārveidot pasauli.

Nosūtīt pieprasījumu