Sơ lược về lịch sử truyền thông cáp quang

Hệ thống thông tin liên lạc quang học có từ những năm 1790, với máy điện báo bán quang học do nhà phát minh người Pháp Claude Chappe phát minh. Năm 1880, Alexander Graham Bell được cấp bằng sáng chế cho một hệ thống điện thoại quang học mà ông gọi là Photophone. Tuy nhiên, phát minh trước đó của ông, điện thoại, thực tế hơn và có hình dạng hữu hình. Photophone vẫn là một phát minh thử nghiệm và không bao giờ thành hiện thực. Trong những năm 1920, John Logie Baird ở Anh và Clarence W. Hansell ở Hoa Kỳ đã cấp bằng sáng chế cho ý tưởng sử dụng các mảng ống rỗng hoặc thanh trong suốt để truyền hình ảnh cho hệ thống truyền hình hoặc fax.

Năm 1954, nhà khoa học Hà Lan Abraham Van Heel và nhà khoa học người Anh Harold H. Hopkins đã viết riêng các bài báo về các bó hình ảnh. Hopkins báo cáo về hình ảnh các bó sợi không túi, trong khi Van Heel báo cáo về các bó sợi bọc đơn giản. Van Heel bao phủ một sợi trần bằng một lớp phủ trong suốt có chiết suất thấp hơn. Điều này bảo vệ bề mặt phản xạ của sợi quang khỏi sự biến dạng bên ngoài và giảm đáng kể sự giao thoa giữa các sợi.

Abraham Van Heel cũng đáng chú ý với một đóng góp khác. Được kích thích bởi một cuộc trò chuyện với nhà vật lý quang học người Mỹ Brian O'Brien, Van Heel đã thực hiện sự đổi mới quan trọng của việc bọc cáp quang. Tất cả các sợi trước đó được phát triển đều là sợi trần và không có bất kỳ hình thức phủ nào, với sự phản xạ toàn phần bên trong xảy ra ở mặt phân cách thủy tinh-không khí. Abraham Van Heel phủ một lớp phủ trong suốt bằng sợi hoặc thủy tinh hoặc nhựa trần có chiết suất thấp hơn. Điều này bảo vệ bề mặt phản xạ toàn phần khỏi bị nhiễm bẩn và giảm đáng kể nói chuyện chéo giữa các sợi. Đến năm 1960, các sợi phủ thủy tinh có độ suy giảm khoảng 1 decibel (dB) trên mét, phù hợp với hình ảnh y tế, nhưng quá cao đối với thông tin liên lạc. Năm 1961, Elias Snitzer của American Optical đã công bố một mô tả lý thuyết về một sợi quang có lõi nhỏ đến mức nó có thể mang ánh sáng chỉ với một chế độ ống dẫn sóng. Đề xuất của Snitzer có thể chấp nhận được đối với một dụng cụ y tế nhìn vào bên trong con người, nhưng sợi quang có mức suy hao ánh sáng là 1 dB trên mỗi mét. Các thiết bị liên lạc cần thiết để hoạt động trong khoảng cách xa hơn và yêu cầu mức suy hao ánh sáng không quá 10 hoặc 20 dB trên mỗi km.

Đến năm 1964, một đặc điểm kỹ thuật quan trọng và lý thuyết được xác định bởi Tiến sĩ Charles K.Kao cho các thiết bị liên lạc tầm xa, tiêu chuẩn tổn thất ánh sáng 10 hoặc 20 dB trên mỗi km. Tiến sĩ Kao cũng minh họa sự cần thiết của một dạng thủy tinh tinh khiết hơn để giúp giảm sự mất ánh sáng.

Có thể bạn quan tâm: Cáp quang 2Fo bọc chặt – Dây thuê bao quang 2FO

Vào mùa hè năm 1970, một nhóm các nhà nghiên cứu đã bắt đầu thử nghiệm với silica nung chảy, một vật liệu có khả năng cực kỳ tinh khiết với điểm nóng chảy cao và chỉ số khúc xạ thấp. Các nhà nghiên cứu Robert Maurer, Donald Keck và Peter Schultz của Corning Glass đã phát minh ra dây cáp quang hay "sợi dẫn sóng quang học" (bằng sáng chế số 3.711.262), có khả năng mang thông tin nhiều hơn 65.000 lần so với dây đồng, qua đó thông tin được truyền bởi một mẫu sóng ánh sáng có thể được giải mã tại một điểm đến cách xa hàng nghìn dặm. Nhóm nghiên cứu đã giải quyết vấn đề mất decibel do Tiến sĩ Kao trình bày. Nhóm nghiên cứu đã phát triển một SMF với suy hao 17 dB / km ở bước sóng 633 nm bằng cách pha tạp titan vào lõi sợi quang. Đến tháng 6 năm 1972, Robert Maurer, Donald Keck, và Peter Schultz đã phát minh ra sợi pha tạp germani đa mode với mức suy hao 4 dB trên mỗi km và có độ bền lớn hơn nhiều so với sợi pha tạp titan. Đến năm 1973, John MacChesney đã phát triển một quy trình lắng đọng hơi hóa học đã được sửa đổi để sản xuất sợi tại Bell Labs. Quá trình này dẫn đầu việc sản xuất thương mại cáp quang.

Vào tháng 4 năm 1977, General Telephone and Electronics đã thử nghiệm và triển khai lưu lượng điện thoại trực tiếp đầu tiên trên thế giới thông qua một hệ thống cáp quang chạy ở tốc độ 6 Mbps, tại Long Beach, California. Họ nhanh chóng được theo sau bởi Bell vào tháng 5 năm 1977, với một hệ thống liên lạc điện thoại quang được lắp đặt ở khu vực trung tâm thành phố Chicago, bao phủ khoảng cách 1,5 dặm (2,4 km). Mỗi cặp cáp quang mang tương đương 672 kênh thoại và tương đương với mạch DS3. Ngày nay, hơn 80% lưu lượng thoại và dữ liệu đường dài trên thế giới được chuyển qua cáp quang.

>>>Xem thêm: Công nghệ sợi quang trong chăm sóc sức khỏe