Вместо проводник, диелектрик

През 1870 г. английският физик Джон Тиндал демонстрира интересно преживяване в разпространението на светлината през струя вода. Светлина от въглеродна дъга се въвежда през леща във воден поток. Поради множеството вътрешни отражения на лъчите на границата на две среди - вода и въздух - струята светеше по цялата си дължина. Това беше първият пътеводител - течен.

След 35 години друг учен Робърт Ууд предположи, че „светлина без големи загуби може да се предава от една точка в друга, използвайки вътрешно отражение от стените на пръчка, направена от стъкло“. Така се появи идеята твърди прозрачни влакна.

Изминаха 50 години от появата на тази идея до нейната реализация, докато в края на 50-те години на миналия век бяха получени двуслойни стъклени влакна с различни показатели на пречупване: големи във вътрешния и по-малки във външния слой. Както в експериментите с Tyndall, поради множество отражения на границата на две среди, светлинен лъч се разпространява по протежение на влакното - от предаващия край до приемащия.

Когато през 1966 г. беше направено предположение за възможността за използване на оптични влакна за предаване на комуникационни сигнали, за мнозина това изглежда утопично. Когато се предава над съществуващи по това време влакна, дори направени от оптични очила, светлинният лъч отслабва толкова бързо, че буквално изчезва след 10 метра.

Качеството на телефонното предаване по линията се счита за задоволително, ако силата на сигнала при преминаване от предаващия край към приемащия намалява с не повече от 1000 пъти. Следователно допустимото затихване на силата на сигнала не трябва да надвишава 30 децибела.

За устойчивостта на различни материали се използват специфични индикатори, в този случай затихването се отнася до единица дължина на линията. Коефициентът на затихване на оптичните стъкла, налични в средата на шейсетте години, беше 3000 децибела на километър. Оттук и горната стойност на възможния обхват на предаване върху тях.

Съдбата на предаването на оптичен сигнал през стъклени влакна зависи от това дали би било възможно да се постигне такава прозрачност, която значително да намали коефициента на затихване.

Целенасочените резултати от търсенето надвишават най-оптимистичните прогнози. Вече 10-15 години след първите експерименти загубата на енергия в оптичните влакна намалява до стойности, сравними със загубите в електрическите кабели. От комуникационното разстояние от стъклени влакна от десетки метра стана възможно да се стигне до десетки, а в дългосрочен план дори до стотици километри.

Както в електрическата комуникационна линия, в точките, където затихването на оптичния сигнал достига приемлива граница, се инсталират ретранслатори. При тях оптичният сигнал първо се преобразува в електрически, последният се усилва с възстановяването на първоначалната му форма (т.е. регенериран), след това електрическият сигнал се преобразува обратно в оптичен, но вече усилен, тоест се връща към първоначалната си сила. Именно този сигнал се разпространява по линията към следващия повторител.

Така се роди радикално решение на проблема с спестяването на мед в комуникационните кабели: се появи истински неметален заместител на медни проводими проводници.