Revolucija lasera i optičkih vlakana
Pomoć preko Interneta
Korištenje vidljive svjetlosti
Fizika 20-tog stoljeća
Poluvodički laseri
Pojava optičkih vlakana
Praktični sistemi poprimaju
konačni oblik
Optička vlakna preuzimaju vodstvo
Fudamentalna istraživanja
i dalje od suštinske važnosti
Kronologija izabranih događaja
|
POJAVA OPTIČKIH VLAKANA
Optička vlakna su bila jedno od mogućih rješenja problema prijenosa svjetlosti mada sredinom 1960. uopće nije
bilo izvjesno da odgovor leži u tom smjeru pa su ozbiljno su razmatrane i ostale mogućnosti. Svjetlost putuje kroz staklena
vlakna uz pomoć svojstva nazvanog totalna unutarnja refleksija. Relacije kojima je opisano zarobljavanje svjetlosti unutar
ravne staklene plohe izveo je Augustine-Jean Fresnel još 1820. godine, a njihovo proširenje na tzv. staklene žice dali su
D. Hondros i Peter Debye 1910. godine. Međutim, tek je 1964. Stewart Miller iz Bell Laboratories razvio detaljnije
načine za isprobavanje potencijala stakla kao efektivnog medija pri prijenosu svjetlosti na velike udaljenosti.
Iako se je već znalo da staklena vlakna debljine vlati kose prenose svjetlost na male udaljenosti i bila su korištena
u industriji i medicini za dovođenje svjetlosti na inače nedostupna mjesta, problem je bio što je svjetlost gubila do 99% svoje
snage pri prolasku kroz optičko vlakno ne duže od 100 metara.
1966. godine Charles Kao i George Hockham iz Telecomunications Laboratories u Engleskoj izjavili su da imaju na
dohvat ruke vlakna puno veće prozirnosti od već postojećih. U njihovom članku, u kojem razrađuju tu ideju, prikazali su kako
visoki gubici koji karakteriziraju postojeća optička vlakna teoretski nastaju zbog malih nečistoća unutar stakla –a ne zbog
unutrašnjih ograničenja samoga stakla. Predvidjeli su da se gubici svjetlosti koja putuje vlaknom mogu drastično smanjiti
sa 1 000 decibela na manje od 20 decibela po kilometru. S tim poboljšanjem pojačala svjetlosnog signala mogu biti
smještena na međusobnoj udaljenosti od nekoliko kolometara, a ne metara kao do tada –što je usporedivo s međusobnim
udaljenostima pojačala koja pojačavaju signal duž običnih telefonskih linija.
Kao rad Townesa i Schwlowa desetljeće ranije, tako je Kao-Hockham članak inspirirao veliki broj istraživača
da počnu tražiti optička vlakna malih gubitaka. Prodor je nastao 1970. godine na Corning Glass Works kada su
Donald Keck, Peter Schultz i Robert Maurer uspiješno napravili optičko vlakno dužine stotinu metara, kristalne čistoće
kakvu su predložili Kao i Hockham. Nedugo nakon toga, Panish i Hayashi iz Bell Laboratories demonstrirali su novi
poluvodički laser, koji je mogao emitirati kontinuirano svjetlo na sobnoj temperaturi. Nezavisno od ovih otkrića,
John MacChesney sa suradnicima, također iz Bell Laboratories, razvio je metode pripreme optičkih vlakna.
Ove aktivnosti bile su prava prekretnica. Sada su bila na raspolaganju sva sredstva koja su omogućavala da se
komunikacija pomoću optičkih vlakna izvede izvan fizičarskih laboratorija i prenese u carstvo svakodnevnog inžinjerstva..
Tijekom idućeg desetljeća, kako su se istraživanja dalje nastavljala, izrađivala su se optička vlakna sve veće i veće
prozirnosti. Do 1980. godine najbolja vlakna su imala takvu prozirnost da je svjetlosni signal mogao putovati kroz
250 kilometara vlakna prije nego bi postao previše slab za detekciju. Kada bi svjetski oceani bili tako čisti mogli biste
ploveći preko najdubljeg dijela Pacifičkog oceana vidjeti dno oceana kao što vidite dno bazena.
Optička vlakna tako visokog stupnja prozirnosti nisu se mogla napraviti uobičajenim metodama. Prodor je nastao
realizacijom čistog silicijevog stakla, slobodnog od svih metalnih nečistoća koje apsorbiraju svjetlost –a mogla su se
napraviti samo direktno iz plinovitog agregatnog stanja –čime se je izbjeglo zagađivanje metalima do kojeg je dolazilo
teljenjem u metalnim posudama. Napredovanje se je dalje baziralo u odabiru ravnoteže sastojaka i optimizaciji njihovih
reakcija. Tehnologija koja se razvijala u velikoj mjeri se oslanjala na znanje kemijske termodinamike, znanosti koju su
od njenog nastanka u 19-tom stoljeću od strane Willarda Gibbsa, razvijale tri generacije kemičara.
|