Αντί ενός αγωγού, ένα διηλεκτρικό

Το 1870, ο αγγλικός φυσικός John Tyndall παρουσίασε μια ενδιαφέρουσα εμπειρία στη διάδοση του φωτός μέσα από ένα ρεύμα νερού. Το φως από τόξο άνθρακα εισάγεται μέσω ενός φακού μέσα σε ένα ρεύμα νερού. Λόγω των πολλαπλών εσωτερικών ανακλάσεων των ακτίνων στα όρια δύο μέσων - νερού και αέρα - ο πίδακας λάμπει καθ 'όλο το μήκος του. Ήταν ο πρώτος οδηγός φωτός - υγρός.

Μετά από 35 χρόνια, ένας άλλος επιστήμονας, Robert Wood, πρότεινε ότι "το φως χωρίς μεγάλες απώλειες μπορεί να μεταδοθεί από το ένα σημείο στο άλλο, χρησιμοποιώντας την εσωτερική αντανάκλαση από τους τοίχους ενός γυάλινου ραβδιού". Έτσι ήρθε η ιδέα στερεές διαφανείς ίνες.

Περάσαμε 50 χρόνια από την εμφάνιση αυτής της ιδέας μέχρι την υλοποίησή της, έως ότου στα τέλη της δεκαετίας του 1950 αποκτήθηκαν γυάλινες ίνες δύο στρωμάτων με διάφορους δείκτες διάθλασης: μεγάλες στο εσωτερικό και μικρότερο στο εξωτερικό στρώμα. Όπως και στα πειράματα Tyndall, λόγω πολλαπλών ανακλάσεων στο όριο δύο μέσων, μια δέσμη φωτός πολλαπλασιάζεται κατά μήκος της ίνας από το άκρο μετάδοσης προς το δέκτη.

Όταν το 1966 έγινε μια υπόθεση για τη δυνατότητα χρήσης οπτικών ινών για τη μετάδοση σημάτων επικοινωνίας, για πολλούς αυτό φαινόταν ουτοπικό. Όταν μεταδόθηκε σε υπάρχουσες ίνες εκείνη την εποχή, ακόμα και από οπτικά γυαλιά, η φωτεινή δέσμη αποδυνάμωσε τόσο γρήγορα ώστε έπεσε κυριολεκτικά μετά από 10 μέτρα.

Η ποιότητα της τηλεφωνικής μετάδοσης μέσω της γραμμής θεωρείται ικανοποιητική εάν η ένταση του σήματος όταν διέρχεται από το άκρο μετάδοσης προς τη συσκευή λήψης αποδυναμώνεται από 1000 φορές τουλάχιστον. Συνεπώς, η επιτρεπόμενη εξασθένηση της ισχύος του σήματος δεν πρέπει να υπερβαίνει τα 30 ντεσιμπέλ.

Για την αντίσταση διαφόρων υλικών χρησιμοποιούνται ειδικοί δείκτες, στην περίπτωση αυτή η εξασθένηση αναφέρεται σε μονάδα μήκους γραμμής. Ο συντελεστής εξασθένησης των οπτικών γυαλιών που ήταν διαθέσιμο στα μέσα της δεκαετίας του '60 ήταν 3.000 ντεσιμπέλ ανά χιλιόμετρο. Εξ ου και η παραπάνω τιμή της πιθανής εμβέλειας μετάδοσης σε αυτά.

Η τύχη της οπτικής μετάδοσης σημάτων μέσω των γυάλινων ινών εξαρτάται από το εάν θα ήταν δυνατό να επιτευχθεί μια τέτοια διαφάνεια που θα μείωνε σημαντικά τον συντελεστή εξασθένησης.

Τα σκοτεινά αποτελέσματα αναζήτησης ξεπέρασαν τις πιο αισιόδοξες προβλέψεις. Ήδη 10-15 χρόνια μετά τα πρώτα πειράματα, η απώλεια ενέργειας στις ίνες μειώθηκε σε τιμές συγκρίσιμες με τις απώλειες στα ηλεκτρικά καλώδια. Από την απόσταση επικοινωνίας των γυάλινων ινών δεκάδων μέτρων, κατέστη δυνατή η μετάβαση σε δεκάδες και μακροπρόθεσμα ακόμη και σε εκατοντάδες χιλιόμετρα.

Όπως και στη γραμμή ηλεκτρικής επικοινωνίας, στα σημεία όπου η εξασθένηση του οπτικού σήματος φτάνει ένα αποδεκτό όριο, εγκαθίστανται επαναλήπτες. Σε αυτά, το οπτικό σήμα μετατρέπεται αρχικά σε ηλεκτρικό, το τελευταίο ενισχύεται με την αποκατάσταση του αρχικού του σχήματος (δηλαδή αναγεννάται), τότε το ηλεκτρικό σήμα μετατρέπεται πίσω σε οπτικό, αλλά ήδη ενισχυμένο, δηλαδή επαναφέρεται στην αρχική του ισχύ. Αυτό το σήμα μεταδίδεται κατά μήκος της γραμμής στον επόμενο επαναλήπτη.

Έτσι γεννήθηκε μια ριζική λύση στο πρόβλημα της εξοικονόμησης χαλκού στα καλώδια επικοινωνίας: εμφανίστηκε ένα πραγματικό μη μεταλλικό υποκατάστατο χάλκινων αγώγιμων καλωδίων.