لخّصلي

كان اختراع الليزر والألياف الضوئية نقطة تحول في مجال الاتصالات، لكن تحقيق الاتصالات بالضوء واجه تحديات، خاصةً فقدان الإشارة في الألياف الضوئية. اعتقد الدكتور كاو، عالم صيني بريطاني، أنه يمكن نقل الضوء عبر الألياف الزجاجية، ونشر بحثًا عام 1966 يوضح إمكانية تقليل فقدان الألياف الضوئية إلى 20 ديسيبل لكل كيلومتر.

في عام 1970، تم صنع أول ألياف ضوئية من الكوارتز ذات فقدان منخفض، مما أثار إمكانات الاتصالات بالضوء. ثم، في عام 1974، تم تطوير طريقة CVD لتصنيع ألياف ذات فقدان منخفض أكثر، وفي عام 1977، تم تطوير ليزر أشباه الموصلات عالي الكفاءة، مما مهد الطريق لأول نظام اتصالات بالألياف الضوئية في شيكاغو عام 1977.

تطور نظام اتصالات الألياف الضوئية بشكل كبير، من استخدام الألياف متعددة الأوضاع ذات الطول الموجي القصير (850 نانومتر) في السبعينيات إلى الألياف أحادية النمط ذات الطول الموجي الطويل (1310 نانومتر) في الثمانينيات. مع دخول التسعينيات، زاد سعة الاتصال 50 مرة، وبدأت تقنيات جديدة مثل مضخمات الألياف وتقنية مضاعفة تقسيم الطول الموجي (WDM) في الاستخدام، مما أدى إلى زيادة كبيرة في قدرة الاتصال ومسافة الترحيل. أصبحت الألياف الضوئية العمود الفقري لشبكات الاتصالات، وتستخدم على نطاق واسع في خطوط الهاتف والاتصال بعيدة المدى.

جعل اختراع الليزر والألياف الضوئية الناس يرون فجر الاتصال البصري. لتحقيق اتصالات الألياف الضوئية ، هناك حاجة إلى اختراق كبير في أداء الليزر والألياف الضوئية. ومع ذلك ، فقد واجهت الاختراقات في هذين المجالين العديد من الصعوبات ، خاصة فقدان الألياف الضوئية لتلبية متطلبات الاتصال. يبدو من المستحيل تقليل الخسارة من 1000 ديسيبل لكل كيلومتر إلى 20 ديسيبل ، لذلك فقد العديد من العلماء إدراك اتصال الألياف الضوئية. الثقة. في ظل هذه الظروف ، قدم الدكتور KCKao ، وهو صيني بريطاني المولد ولد في شنغهاي ، رؤية جريئة لاتصالات الموجات الخفيفة بناءً على عدد كبير من الدراسات التي أجراها مختبر الاتصالات القياسي البريطاني. وهو يعتقد أنه نظرًا لإمكانية انتقال الكهرباء عبر الأسلاك المعدنية ، ينبغي أيضًا أن ينتقل الضوء عبر الألياف الزجاجية التي توجه الضوء. في يوليو 1966 ، نشر Gao Kun ورقة ذات أهمية تاريخية كبيرة حول آفاق انتقال الألياف الضوئية. قامت الورقة بتحليل الأسباب الرئيسية للخسارة الكبيرة للألياف الزجاجية وتوقعت بجرأة أنه طالما يمكن تقليل شوائب الألياف الزجاجية ، فمن الممكن صنع ألياف ضوئية يتم تقليل الفقد من 1000 ديسيبل لكل كيلومتر إلى 20 ديسيبل / كم ، والتي يمكن استخدامها للتواصل. ألهمت هذه الورقة العلماء في العديد من البلدان وعززت ثقتهم في العمل الجاد لتحقيق ألياف ضوئية منخفضة الفاقد.

أول ألياف ضوئية كوارتز منخفضة الضياع في العالم&# 39 ؛ في عام 1970 ، نجح ثلاثة باحثين علميين من Corning Glass و Marrell و Capron و Keck في صنع ألياف ضوئية مع فقد نقل قدره 20 ديسيبل فقط لكل كيلومتر. ما هو هذا المفهوم بمقارنتها بشفافية الزجاج ، يكون طول نصف فقد الطاقة (ما يعادل 3 ديسيبل) من الضوء عبر الزجاج: بضعة سنتيمترات للزجاج العادي ، وبضعة أمتار فقط للزجاج البصري المتقدم ، و 20 ديسيبل لكل كيلومتر. يمكن أن يصل طول الألياف الضوئية إلى 150 مترًا. وهذا يعني أن درجة شفافية الألياف الضوئية أعلى بمئات المرات من درجة شفافية الألياف الزجاجية! في ذلك الوقت ، كان من المذهل صنع ألياف ضوئية بمثل هذا الخسارة المنخفضة ، مما يشير إلى الإمكانية الحقيقية للألياف الضوئية للاتصال.

في عام 1970 ، جعلت الاختراقات الرئيسية في تقنيتين رئيسيتين لليزر والألياف الضوئية منخفضة الفقد اتصال الألياف الضوئية ممكنًا من المثالية. جذب هذا على الفور انتباه علماء الاتصالات من جميع أنحاء العالم ، الذين سارعوا لإجراء البحوث والتجارب. في عام 1974 ، اخترع معهد بيل في الولايات المتحدة طريقة تصنيع الألياف الضوئية منخفضة الخسارة - طريقة CVD (طريقة ترسيب البخار) ، مما أدى إلى تقليل فقد الألياف الضوئية إلى 1 ديسيبل / كم ؛ في عام 1977 ، طور معهد بيل وشركة Nippon Telegraph and Telephone متوسط ​​عمر متوقع تقريبًا في وقت واحد تقريبًا يصل إلى مليون ساعة (حوالي 10 سنوات في الاستخدام العملي) من ليزر أشباه الموصلات ، لذلك يوجد ليزر عملي حقًا. في عام 1977 ، تم وضع أول نظام اتصالات للألياف الضوئية في العالم&# 39 في الاستخدام التجاري في شيكاغو ، الولايات المتحدة الأمريكية ، بسرعة 45 ميجا بايت / ثانية.

بعد دخول المرحلة العملية ، تطور تطبيق اتصالات الألياف الضوئية بسرعة كبيرة ، وتم تحديث نظام اتصالات الألياف الضوئية المطبق عدة مرات. استخدم نظام اتصالات الألياف الضوئية في السبعينيات بشكل أساسي الألياف الضوئية متعددة الأوضاع ، والتي طبقت نطاق الطول الموجي القصير (850 نانومتر) من الألياف الضوئية (1 نانومتر = 1000 تريليون من المتر ، أي متر). بعد الثمانينيات ، تحولت تدريجياً إلى أطوال موجية طويلة (1310 نانومتر) ، واعتمدت الألياف الضوئية تدريجياً الألياف أحادية النمط. بحلول أوائل التسعينيات ، تم توسيع سعة الاتصال بمقدار 50 مرة ، لتصل إلى 2.5 جيجابت / ثانية. بعد دخول التسعينيات ، تغير الطول الموجي للإرسال من 1310 نانومتر إلى الطول الموجي الأطول 1550 نانومتر ، وبدأ استخدام تقنيات جديدة مثل مضخمات الألياف وتقنية مضاعفة تقسيم الطول الموجي (WDM). تستمر قدرة الاتصال ومسافة الترحيل في النمو بشكل كبير. يستخدم على نطاق واسع في خطوط الهاتف وخطوط الاتصال بعيدة المدى في المدينة ، ليصبح العمود الفقري لخطوط الاتصال