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Anstelle eines Leiters ein Dielektrikum

 

Anstelle eines Leiters ein Dielektrikum1870 zeigte der englische Physiker John Tyndall eine interessante Erfahrung in der Ausbreitung von Licht durch einen Wasserstrahl. Licht von einem Kohlenstoffbogen wird durch eine Linse in einen Wasserstrom eingeführt. Aufgrund mehrfacher innerer Reflexionen der Strahlen an der Grenze zweier Medien - Wasser und Luft - leuchtete der Strahl über seine gesamte Länge. Es war der erste Lichtleiter - Flüssigkeit.

Nach 35 Jahren schlug ein anderer Wissenschaftler, Robert Wood, vor, dass "Licht ohne große Verluste unter Verwendung der inneren Reflexion von den Wänden eines Glassticks von einem Punkt zum anderen übertragen werden kann". So kam die Idee auf feste transparente Faser.

50 Jahre vergingen von der Entstehung dieser Idee bis zu ihrer Verwirklichung, bis Ende der 1950er Jahre zweischichtige Glasfasern mit unterschiedlichen Brechungsindizes erhalten wurden: groß in der inneren und kleiner in der äußeren Schicht. Wie in den Tyndall-Experimenten breitete sich aufgrund von Mehrfachreflexionen an der Grenze zweier Medien ein Lichtstrahl entlang der Faser vom sendenden zum empfangenden Ende aus.

GlasfaserkabelAls 1966 die Annahme getroffen wurde, optische Fasern zur Übertragung von Kommunikationssignalen verwenden zu können, schien dies für viele utopisch. Bei der Übertragung über vorhandene Fasern, selbst aus optischen Gläsern, schwächte sich der Lichtstrahl so schnell ab, dass er nach 10 Metern buchstäblich ausstarb.

Die Qualität der Telefonübertragung über die Leitung wird als zufriedenstellend angesehen, wenn die Signalstärke beim Übergang vom sendenden zum empfangenden Ende nicht mehr als 1000-mal geschwächt wird. Daher sollte die zulässige Dämpfung der Signalleistung 30 Dezibel nicht überschreiten.

Für den Widerstand verschiedener Materialien werden spezifische Indikatoren verwendet. In diesem Fall bezieht sich die Dämpfung auf eine Einheit der Leitungslänge. Der Mitte der sechziger Jahre verfügbare Dämpfungskoeffizient der optischen Brille betrug 3.000 Dezibel pro Kilometer. Daher der obige Wert des möglichen Übertragungsbereichs für sie.

Das Schicksal der optischen Übertragung von Signalen durch Glasfasern hing davon ab, ob es möglich wäre, eine solche Transparenz zu erreichen, die den Dämpfungskoeffizienten signifikant verringern würde.

Zielgerichtete Suchergebnisse übertrafen die optimistischsten Prognosen. Bereits 10-15 Jahre nach den ersten Experimenten sank der Energieverlust in den optischen Fasern auf Werte, die mit den Verlusten in elektrischen Kabeln vergleichbar waren. Aus der Kommunikationsentfernung von Glasfasern von mehreren zehn Metern wurde es möglich, auf zehn und auf lange Sicht sogar auf Hunderte von Kilometern zu kommen.

Repeater für GlasfaserkommunikationsleitungenWie in der elektrischen Kommunikationsleitung werden an den Punkten, an denen die Dämpfung des optischen Signals eine akzeptable Grenze erreicht, Repeater installiert. In ihnen wird das optische Signal zuerst in ein elektrisches umgewandelt, das letztere wird mit der Wiederherstellung seiner ursprünglichen Form verstärkt (d. H. Regeneriert), dann wird das elektrische Signal wieder in ein optisches umgewandelt, aber bereits verstärkt, dh auf seine ursprüngliche Leistung zurückgebracht. Dieses Signal breitet sich entlang der Linie zum nächsten Repeater aus.

So wurde eine radikale Lösung für das Problem der Einsparung von Kupfer in Kommunikationskabeln geboren: Es erschien ein echter nichtmetallischer Ersatz für kupferleitende Drähte.

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