Zamiast przewodnika dielektryk

W 1870 roku angielski fizyk John Tyndall zademonstrował interesujące doświadczenie w propagacji światła przez strumień wody. Światło z łuku węglowego jest wprowadzane przez soczewkę do strumienia wody. Ze względu na wielokrotne wewnętrzne odbicia promieni na granicy dwóch mediów - wody i powietrza - strumień świecił na całej swojej długości. Był to pierwszy światłowód - płyn.

Po 35 latach inny naukowiec, Robert Wood, zasugerował, że „światło bez dużych strat może być przekazywane z jednego punktu do drugiego za pomocą wewnętrznego odbicia od ścian kija ze szkła”. Tak powstał pomysł stałe przezroczyste włókno.

Minęło 50 lat od pojawienia się tego pomysłu do jego realizacji, aż do końca lat 50. XX wieku uzyskano dwuwarstwowe włókna szklane o różnych współczynnikach załamania światła: duże w warstwie wewnętrznej i mniejsze w warstwie zewnętrznej. Podobnie jak w eksperymentach Tyndalla, z powodu wielokrotnych odbić na granicy dwóch ośrodków, wiązka światła rozchodzi się wzdłuż światłowodu - od końca nadawczego do odbiorczego.

Kiedy w 1966 r. Przyjęto założenie o możliwości wykorzystania światłowodów do przesyłania sygnałów komunikacyjnych, dla wielu wydawało się to utopijne. Po przesłaniu przez istniejące włókna, nawet ze szkła optycznego, wiązka światła osłabła tak szybko, że dosłownie zgasła po 10 metrach.

Jakość transmisji telefonicznej przez linię uważa się za zadowalającą, jeżeli siła sygnału podczas przejścia z końca nadawczego do odbiorczego spada nie więcej niż 1000 razy. Dlatego dopuszczalne tłumienie mocy sygnału nie powinno przekraczać 30 decybeli.

W przypadku odporności różnych materiałów stosuje się określone wskaźniki, w tym przypadku tłumienie odnosi się do jednostki długości linii. Współczynnik tłumienia okularów optycznych dostępnych w połowie lat sześćdziesiątych wynosił 3000 decybeli na kilometr. Stąd powyższa wartość możliwego zasięgu transmisji na nich.

Los transmisji sygnału optycznego przez włókna szklane zależał od tego, czy byłoby możliwe osiągnięcie takiej przezroczystości, która znacznie zmniejszyłaby współczynnik tłumienia.

Celowe wyniki wyszukiwania przekroczyły najbardziej optymistyczne prognozy. Już 10-15 lat po pierwszych eksperymentach strata energii we włóknach spadła do wartości porównywalnych do strat w kablach elektrycznych. Z odległości komunikacyjnej włókien szklanych rzędu dziesiątek metrów stało się możliwe przejście do dziesiątek, a na dłuższą metę nawet do setek kilometrów.

Podobnie jak w elektrycznej linii komunikacyjnej, w miejscach, w których tłumienie sygnału optycznego osiąga akceptowalny limit, instalowane są wzmacniacze. W nich sygnał optyczny jest najpierw przetwarzany na elektryczny, ten drugi jest wzmacniany z przywróceniem jego pierwotnego kształtu (to znaczy zregenerowanego), a następnie sygnał elektryczny jest przekształcany z powrotem w optyczny, ale już wzmocniony, to znaczy przywracany do pierwotnej mocy. To ten sygnał rozchodzi się wzdłuż linii do następnego repeatera.

Tak narodziło się radykalne rozwiązanie problemu oszczędzania miedzi w kablach komunikacyjnych: pojawił się prawdziwy niemetalowy substytut miedzianych przewodów przewodzących.