Занимательный оптокабель

Есть вот такой научный факт: Скорость света в вакууме составляет точнехонько 299 792 458 ± 1,2 метров в секунду, причем скорость света всегда одинакова, независимо от скорости наблюдателя. Теоретически именно с такой скоростью и распространяется информация внутри наших любимых информационных магистралей.

В телекоммуникационной отрасли свет для передачи порнухи информации на расстояние используется не то чтобы все чаще, но уже практически везде, ибо оптическое волокно более эффективно для этих целей, а оптоволоконные технологии медленно, но верно входят в обыденность и перестали являться супер-пупер-хайтеком для 95% населения.

Ранее мне приходилось сталкиваться с этой технологией, как любому сейлз-менеджеру, исключительно умозрительно – типа «а вот тут необходимо проложить оптику… ну вы сами там решите чего и сколько». Но времена меняются, и я решил разобраться что да как. С физикой процесса сложностей не возникло, оборудование понятно, процесс сварки оптики я также несколько раз видел. Но вот с технологией производства оптоволокна не сталкивался и как-то не интересовался. А зря…

На самом деле оказался довольно занимательный процесс. Вот смотрите, это оптиковолокно в разрезе:

Как видно, центральная жила (ядро) всего 8 (восемь) микрометров в диаметре. Это одномодовое волкно и как раз эта тонюсенькая стеклянная (на самом деле не стеклянная, а довольно сложная по химическому составу) трубочка. Вокруг ядра – оптическая оболочка (Cladding) диаметром 125 микрометров от которой отражается световая волна, бегущая по центральной жиле. Потом – buffer и jacket которые выполняют исключительно защитные функции – buffer сделан из специального полимера, а оболочка jacket – еще один специальный полимер (акрилат). Как бы и не сложно.

Но, черт побери, как делается настолько тонкая (8 микрон всего!) центральная жила и как ее упаковывают в «оптическую оболочку»?

Оказалось, что в данном процессе довольно много ручного труда. Да что я рассказываю. Смотрите:

Казалось бы, очень трудоемкое занятие – сколько же можно получить волокна с одной заготовки… Это ж их не наставишься… Оказалось, не так уж и мало. От одной заготовки (спаянных стеклянных трубок) длинной около метра и диаметром 20 см. можно вытянуть, сколько бы вы думали? 250 километров волокна!

Еще занимательные факты про оптическую передачу данных, оптоволкно и кабель:

• Если бы морская вода была такой же прозрачной, как оптоволокно, то можно было бы спокойно рассматривать дно Марианской впадины (10 924 метров глубина, однако);
• Александр Грэхемм Белл также занимался проблемой передачи данных с помощью света. Фотофон был изобретен в 1880 году, и Белл считал это изобретение самым важным в его жизни;
• За десять лет, с 2000 по 2010 год, спрос на оптический кабель в денежном выражении вырос в семь раз – с $2 млрд. до $14 млрд. Причем, средневзвешенная стоимость одного условного метра волокна снизилась в более чем 30 раз. Таким образом, производство оптики выросло в 210 раз;
• Самый мощный ультрафиолетовый лазер в мире- 60-тераватт, находится в Лаборатории лазерной энергетики в Университете Рочестера, Нью-Йорк. Менее чем за одну миллиардную долю секунды, лазер нагревает крошечные гранулы с температуры почти абсолютного ноля до 30 миллионов градусов по Цельсию - в два раза горячее, чем ядро солнца. Принципиально мощности этого лазера хватило бы для передачи данных по оптоволкну на расстояние более 10 млн. километров. Проблема заключается в том, что для этого краткого периода времени необходима энергия примерно в 100 раз больше пиковой мощности всей энергосистемы США;
• Есть сведения, что эксперименты с кварцевым стеклом с высоким содержанием фтора (циркония фторида) позволили создать еще более прозрачное волокно - были достигнуты коэффициенты затухания в диапазоне от 0,005 до 0,008 дБ/км. Сейчас средний коэффициент имеет значение 0,1-0,2 дБ/км;
• Первым использовать оптоволкно для передачи данных предложил японский инженер Jun-ichi Nishizawa (не знаю, как эту фамилию написать в русской транскрипции) в 1963 году. А первая оптоволоконная линия в эксплуатацию была запущена в 1973 году – ВМС США внедрили волоконно-оптическую линию на борту корабля Little Rock;
• В 1976 г. в рамках программы ALOFI военно-воздушные силы заменили кабельную оснастку самолета А-7 на волоконно-оптическую. При этом кабельная система из 302 медных кабелей, имевшая суммарную протяженность 1260 м и весившая 40 кг, была заменена 12 волокнами общей длиной 76 м и весом 1,7 кг;
• В 1977 году опять военными в США была запущена двухкилометровая линия со скоростью передачи информации 20 Мб/сек, связавшая наземную спутниковую станцию с центром управления. Первая коммерческая линия на оптико-волоконном кабеле была построена тоже в 1977 году компаниями AT&T и GTE.