волоконно-оптические линии связи

«Русский след» в истории развития волоконно-оптических линий связи

История передачи информации с помощью луча света уходит в глубь веков. Наиболее близкие к нам изобретения относятся к 90-м годам XVIII века: И.П. Кулибин (в России) и К. Шапп (во Франции) независимо друг от друга изобрели оптический телеграф, а в 1880 году Александр Грехем Белл установил телефонную связь между крышами двух домов в Вашингтоне, используя сфокусированный солнечный луч. Эти системы использовали передачу света через атмосферу.

Первые световоды появились в России в 70-е годы XIX века (1874-76). Русский электротехник В.Н. Чиколев использовал полые, зеркальные внутри, металлические трубы для освещения одной дуговой лампой нескольких помещений, в том числе и пороховых погребов, где использование таких ламп было взрывоопасным. Однако мысль о передаче информации с помощью луча света, распространяющегося по световоду, пришла к ученым почти через 100 лет (в 60-е годы ХХ века).

В 1927 Байрд (Англия) и Ханзел (США) пришли к идее использования волокон в телевидении для передачи и развёртки изображения. С тех пор, вплоть, до 50-х годов, развивалась идея передачи изображения по тонким световодам с регулярной укладкой (идея волоконной оптики).

В 1953 г. Ван Хиил разработал стеклянные волокна в светоизолирующей оболочке из пластика с показателем преломления 1,47 (у стекла он 1,5-1,7). Основная идея состояла в том, что материал жилы световода должен иметь показатель преломления больше, чем у оболочки для достижения полного внутреннего отражения. А в 1958-59 годах Капани и Хиршовиц усовершенствовали эту идею, разработав стеклянные волокна в светоизолирующей оболочке из стекла с низким показателем преломления.

В это же время, на просторах России, советскими учёными Басовым Н.Г. и Прохоровым А.М. был создан источник микроволнового когерентного излучения – газовый квантовый генератор, и уже в 1959 г. они предложили использовать полупроводниковые материалы для создания твердотельных световых квантовых генераторов, которым впоследствии получили название — «лазер».

В 1956 году впервые в мире О.Ф. Косминский (в России, Ленинград) предложил использовать оптический диапазон длин волн для передачи больших объемов информации по искусственным оптическим линиям передачи. В 1957-58 годах он и В.Н. Кузьмичев обосновали общую схему световодной системы связи, основные принципы построения оптических многоканальных систем связи, основные типы световодов.

С 1957 по 1965 год в НИИ «Дальняя связь» в Ленинграде проводились эксперименты по передаче через атмосферу и по искусственным световодам аналоговых и импульсных оптических сигналов. В 1962 году была испытана первая импульсная 12-канальная оптическая система передачи с фазово-импульсной модуляцией (ФИМ) некогерентного оптического излучения.

В 1970 году впервые в мире были получены потери в оптическом волокне менее 20 дБ/км. В этом же году в Ленинграде Ж.И. Алферов создал полупроводниковый лазер на основе двойной гетероструктуры. Эти структуры оказались наиболее перспективными (среди других полупроводниковых материалов) для источников и приемников излучения и используются до сих пор в волоконно-оптических линиях связи (ВОЛС).

В то же время сотрудники фирмы Corning Glass (CША) Р. Маурер, Д. Кек и П. Шульц в 1970 г. разработали технологию вытяжки, благодаря которой были получены потери в двухслойных стеклянных волокнах 16 дБ/км.

Первые публикации о разработке отечественных стеклянных волоконных световодов, предназначенных для передачи информации, появились в 1975 году (Е.М. Дианов, ФИАН, и Г.Г. Девятых с сотрудниками, ИХАН). Первые световоды имели диаметр сердцевины 35 мкм и внешний диаметр 130 мкм, их длина составляла 100-130 м. Минимальные потери до 10 дБ/км были получены в диапазоне длин волн 0,7-0,9 мкм в световоде со ступенчатым профилем показателя преломления. В 1976 году в ФИАНЕ была опробована волоконно-оптическая линия связи для соединения блоков ЭВМ длиной 350 м на основе созданных световодов.

В конце 70-х годов Минэлектронпромом были специально разработаны для ВОЛС полупроводниковые излучающие диоды, суперлюминисцентные и лазерные диоды. Эти излучатели были оптимизированы на длину волны излучения 0,8-0,9 мкм. Диапазон вводимых в волокно мощностей составлял от 50 мкВт до 1,5 мВт. Разрабатывались цифровые передающие модули.

Работы по созданию оптических волокон для ВОЛС проводили институты АН СССР и ряд институтов отраслевых министерств (Минэлектронпром, Минхимпром, Минстройматериалов, Минэлектротехпром). А сотрудниками ВНИИКП Минэлектротехпрома были разработаны конструкции кабеля с количеством волокон 1,2,4,8 на основе волокон «кварц-полимер» и «кварц-кварц» с затуханием от 10 до 30 дБ/км и наружным диаметром от 2,5 мм до 12 мм.

К началу 80-х годов на имеющихся экспериментальных и опытных образцах компонентов были созданы, опробованы и получены результаты научно-исследовательской работы по созданию волоконно-оптических линий связи различного назначения. В частности, были разработаны бортовые ВОЛС для подвижных объектов: самолетов, кораблей, танков и др.

Несмотря на все разработки и результаты исследований, Министерство связи всё равно относилось довольно скептически ко всем наработкам в области волоконно-оптических линий связи, пока в мае 1981 года не было принято Постановление ЦК КПСС и СМ СССР «О разработке и внедрении световодных систем связи и передачи информации».

Данный материал основан на книге под редакцией Дмитриева С.А. и Слепова Н.Н. «Волоконно-оптическая техника: история, достижения, перспективы».

Заказать звонок

Оставить заявку




Спасибо за вашу заявку!
В ближайшее время наш менеджер свяжется с вами.