50 Mlynedd o Opteg Ffibr: Dyfeisio Ffibr Colled Isel

Dec 19, 2023

Gadewch neges

info-604-420


Ym 1970, roedd y byd ar fin ffrwydrad data a chyfathrebu.
Dechreuodd dyfeisiadau newydd greu angen i drosglwyddo data dros bellteroedd hir. Yng nghwymp 1969, datblygodd Adran Amddiffyn yr Unol Daleithiau ARPAnet, rhagflaenydd i'r Rhyngrwyd a gysylltodd y Pentagon a labordai prifysgol gyntaf. Roedd cwmnïau fel Offer Digidol yn brysur yn gwneud y microgyfrifiaduron maint oergell cyntaf, a oedd yn llai ac yn rhatach na phrif fframiau maint ystafell, gan olygu y gallai mwy o gwmnïau redeg eu busnesau trwy ddata. Roedd y peiriannau ATM cyntaf yn gyntefig. Er mwyn cefnogi gallu'r peiriant i ddarllen, roedd platiau cyfarwyddyd papur wedi'u llenwi ag elfennau ychydig yn ymbelydrol ac roedd yn ofynnol iddynt anfon gwybodaeth bancio cwsmeriaid dros y Rhyngrwyd. Flwyddyn yn ddiweddarach, anfonodd rhaglennydd cyfrifiadurol o'r enw Ray Tomlinson E-bost cyntaf y byd a dechreuodd ddefnyddio @ symbol i wahanu enwau a chyfeiriadau.
Dechreuodd busnesau byd-eang hefyd fod angen siarad â'i gilydd, ond dim ond nifer cyfyngedig o alwadau y gallai llinellau ffôn copr eu cario. Mae ansawdd y sain yn wan oherwydd nid yw'r gwifrau'n cario digon o wybodaeth i ail-greu llais person. Mae'r galw wedi bod mor fwy na'r cyflenwad nes bod galwadau rhyngwladol ar un adeg yn costio cymaint â $4 y funud (sy'n cyfateb i $27 yn 2020) neu fwy.
Mae angen cynyddol i drosglwyddo llawer iawn o ddata a sgyrsiau dros bellteroedd hir am gost isel. I ddiwallu'r angen hwn, daeth damcaniaeth gredadwy i sylw ymchwilwyr, gyda chymorth Charles, a oedd ar y pryd yn ffisegydd yn Labordy Telathrebu Safonol Prydain.
Daeth y term "ffibr optegol" i'r golwg yn y 1960au. Ond defnyddiwyd y term yn wreiddiol i ddisgrifio mwyhaduron optegol mewn tiwbiau pelydrau cathod (a ddefnyddir i wylio teledu), cylchedau cyfrifiadurol, a dyfeisiau meddygol. Dim ond dros bellteroedd byr y mae'r dechneg yn gweithio. Pan fydd y pellter yn cyrraedd tua 20 metr (tua 65 troedfedd), mae'r signal bron yn diflannu'n llwyr.
Kao oedd y cyntaf i awgrymu y gallai'r byd gael ei gysylltu ar ffurf golau, wedi'i gyfryngu gan ffibrau optegol. Mewn papur arloesol a gyhoeddwyd ym 1966, ysgrifennodd Dr. Kao y gallai ffibrau optegol yn ddamcaniaethol fod yn llawer gwell na gwifrau copr neu signalau radio. Yr her yw'r amhureddau yn y gwydr, sydd hefyd yn achosi'r hyn y mae gwyddonwyr yn ei alw'n "wanhau" signalau. Mae gwyddonwyr wedi llwyddo i ddod o hyd i "ffibr optegol colled isel, " gwydr sy'n gallu trosglwyddo golau dros bellteroedd hir heb golli golau sylweddol. Rhagdybiaeth Kao oedd y byddai'r bwndeli ffibr tenau, trwy lanhau'r gwydr, yn gallu trosglwyddo llawer iawn o ddata dros bellteroedd hir heb fawr o golled signal.
Ond doedd neb yn gwybod sut i wneud ffibr wedi'i buro o'r fath. Trodd Swyddfa Bost Prydain, oedd yn gyfrifol am system ffôn Prydain, at Corning am gymorth i ddod o hyd i fath newydd o gebl gallu uchel. Penododd Corning y ffisegydd Robert Maurer i arwain dau ymchwilydd ifanc newydd: y ffisegydd arbrofol Donald Keck a’r cemegydd gwydr Peter Schultz i weithio ar y prosiect.
Mae'r llwybr i arloesi, fodd bynnag, yn sicr o osgoi rhwystredigaeth nifer o arbrofion a fethwyd. Yn ystod y cyfnod hwn, mae gwyddonwyr wedi rhoi cynnig ar nifer o gyfuniadau gwydr ac arbrofion yn seiliedig ar wahanol feintiau dylunio a dulliau cynhyrchu i greu a phuro'r cydrannau gwydr sydd eu hangen ar gyfer arbrofion. Un o'r heriau oedd cyfuno'r ddau fath o wydr yn un ffibr. Ym mhob prawf, tynnodd technegwyr ffibr o floc gwydr a osodwyd ochr yn ochr mewn ffwrnais, yna atodi'r ffibr i'r llall i wneud un ffibr.
Ar nos Wener ym mis Awst 1970, roedd Keck yn paratoi i roi prototeip newydd y tîm o ffibr optegol newydd yn y ddyfais i'w brofi. Er na all aros i ddechrau'r penwythnos, mae Keck eisiau rhoi cynnig ar y canlyniadau diweddaraf cyn mynd adref. Pwysodd dros y microsgop a chafodd ei syfrdanu gan olau llachar. “Dyma’r olygfa fwyaf godidog a welais erioed,” disgrifiodd Keck yn ddiweddarach. Mae colled golau yn cael ei fesur mewn desibelau, a dim ond os yw gallu'r gwydr i gario golau yn dangos colled o lai nag 20 desibel y mae damcaniaeth Dr. Kao yn gweithio. Mae curiad y golau sy'n mynd trwy'r ffibr newydd rhwng 16 a 17 desibel. Dywedodd Keck ei fod yn teimlo ysbryd Edison y diwrnod hwnnw yn ei labordy ac ysgrifennodd "Wow!" mewn llyfr nodiadau. .
Fel y disgrifir yn y cais patent, mae "ffibr canllaw ysgafn" ynffibr optegolsy'n gallu cario 65,000 gwaith yn fwy o wybodaeth na gwifren gopr. Bedair blynedd yn ddiweddarach, cafodd y foment "Wow" honno yn haf 1970 ei thragwyddoli gan yr Unol Daleithiau Patent Rhif 3711,262.
Mae naw mlynedd ers i Corning ddechrau masgynhyrchu opteg ffibr. Cymerodd sawl blwyddyn arall i gwmnïau ddechrau defnyddio ceblau ffibr-optig tanfor, a fyddai'n cysylltu cyfandiroedd ac yn darparu ffordd gost isel i bobl gyfathrebu. Ac eto roedd y prynhawn hwnnw ym mis Awst ym 1970 bob amser yn nodi dechrau chwyldro cyfathrebu a fyddai yn y pen draw yn helpu i ail-lunio'r byd.

Anfon ymchwiliad