ใครเป็นผู้คิดค้นสายใยแก้วนำแสง? ปฏิทินประวัติศาสตร์ของเทคโนโลยีที่ปรับปรุงโลก

สายเคเบิลใยแก้วนำแสง ไม่ได้ถูกประดิษฐ์ขึ้นโดยบุคคลเพียงคนเดียว เทคโนโลยีนี้เป็นผลมาจากการค้นพบทางวิทยาศาสตร์ที่สั่งสมมามากกว่าหนึ่งศตวรรษ แต่ความก้าวหน้าครั้งสำคัญที่สุดเกิดขึ้นในปี 1966 เมื่อ ชาร์ลส์ เกา - ต่อมาได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ - แสดงให้เห็นว่าใยแก้วสามารถส่งสัญญาณแสงไปในระยะทางไกลโดยสูญเสียสัญญาณต่ำพอที่จะนำไปใช้งานด้านโทรคมนาคมได้ งานของเขาเมื่อรวมกับการพัฒนาเส้นใยแก้วที่มีการสูญเสียต่ำไปพร้อมๆ กันโดยนักวิจัยที่ผู้ผลิตแก้วรายใหญ่ในปี 1970 ได้รับการยกย่องอย่างกว้างขวางว่าเป็นช่วงเวลาที่ใยแก้วนำแสงกลายเป็นเทคโนโลยีการสื่อสารในโลกแห่งความเป็นจริง

รากฐานเบื้องต้น: แสงนำทางก่อนใยแก้วนำแสง

หลักการทางวิทยาศาสตร์ที่อยู่เบื้องหลัง สายเคเบิลใยแก้วนำแสง — การสะท้อนภายในทั้งหมด — ได้รับการอธิบายครั้งแรกโดย แดเนียล คอลลาดอน และ ฌาค บาบิเนต์ ในช่วงทศวรรษที่ 1840 เกือบ 130 ปีก่อนที่จะมีการผลิตเส้นใยสื่อสารที่ใช้งานได้ การทดลองของพวกเขาแสดงให้เห็นว่าแสงสามารถนำทางไปตามกระแสน้ำโค้ง โดยโค้งงอไปกับมัน แทนที่จะหนีเป็นเส้นตรง

ในปี พ.ศ. 2413 นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ จอห์น ทินดัลล์ ได้ทำการสาธิตปรากฏการณ์นี้ต่อสาธารณะที่มีชื่อเสียงโดยใช้กระแสน้ำที่ไหลจากถังเพื่อนำทางลำแสงแสงอาทิตย์ไปตามทางโค้ง การทดลองนี้ ซึ่งปัจจุบันกลายเป็นสิ่งสำคัญในชั้นเรียน ได้พิสูจน์ว่าแสงสามารถติดตามตัวกลางโค้งได้ หากมุมการสะท้อนยังคงติดอยู่ภายใน การสาธิตของ Tyndall มักถูกอ้างถึงว่าเป็นภาพประกอบเชิงปฏิบัติครั้งแรกของหลักการเชิงแสงหลักที่ทำให้เกิด เทคโนโลยีใยแก้วนำแสง เป็นไปได้

เมื่อถึงต้นศตวรรษที่ 20 นักประดิษฐ์ได้เริ่มร้อยด้ายแก้วและแท่งควอตซ์เพื่อนำทางแสงเพื่อการส่องสว่างทางการแพทย์ ในปี พ.ศ. 2469 คลาเรนซ์ แฮนเซลล์ ยื่นจดสิทธิบัตรระบบที่ใช้แท่งแก้วในการส่งภาพ ซึ่งถือเป็นบรรพบุรุษของกลุ่มภาพใยแก้วนำแสงในยุคแรกๆ ในช่วงเวลาประมาณเดียวกัน ไฮน์ริช แลมม์ นักศึกษาแพทย์ชาวเยอรมัน ส่งภาพเส้นใยหลอดไฟผ่านมัดเส้นใยแก้วได้สำเร็จในปี พ.ศ. 2473 ทำให้เขาเป็นคนแรกที่ส่งภาพผ่านมัดเส้นใย

ทศวรรษที่ 1950: เส้นใยหุ้มและการกำเนิดของไฟเบอร์ออปติกในฐานะสนาม

ยุคที่แท้จริงของ. ใยแก้วนำแสง เริ่มขึ้นในคริสต์ทศวรรษ 1950 เมื่อนักวิจัยได้แก้ไขปัญหาพื้นฐานสัญญาณรั่ว ซึ่งทำให้แท่งแก้วเดี่ยวไม่สามารถส่งภาพได้ วิธีแก้ไขก็คือ ไฟเบอร์หุ้ม — แกนแก้วที่ล้อมรอบด้วยชั้นกระจกชั้นที่สองที่มีดัชนีการหักเหของแสงต่ำกว่า ซึ่งทำให้แสงล็อคอยู่ภายในแกนกลางผ่านการสะท้อนภายในทั้งหมด

ไบรอัน โอ'ไบรอัน และแนวคิดการหุ้ม

ไบรอัน โอ'ไบรอัน ที่บริษัท กmerican Optical เสนอในปี 1951 ว่าการเคลือบใยแก้วด้วยแก้วที่สองที่มีดัชนีการหักเหของแสงต่ำกว่าจะช่วยลดการรั่วไหลของแสงระหว่างเส้นใยในมัดได้อย่างมาก แนวคิดของการหุ้มด้วยแสงนี้มีโครงสร้างเหมือนกับที่ใช้ในทุกๆ ด้าน สายเคเบิลใยแก้วนำแสง ผลิตในวันนี้

นรินเดอร์ ซิงห์ กาปานี ชายผู้ตั้งชื่อไฟเบอร์ออปติก

นรินเดอร์ ซิงห์ กาปานี ได้รับการยกย่องอย่างกว้างขวางในการสร้างคำว่า "ไฟเบอร์ออปติก" ในบทความของ Scientific American ปี 1960 และงานวิจัยของเขาในช่วงกลางทศวรรษ 1950 ที่อิมพีเรียลคอลเลจลอนดอน ซึ่งดำเนินการร่วมกับแฮโรลด์ ฮอปกินส์ ได้ผลิตชุดไฟเบอร์ออปติกที่ยืดหยุ่นและใช้งานได้จริงชุดแรกที่สามารถส่งภาพที่ชัดเจนได้ บทความของพวกเขาในวารสาร Nature ในปี 1954 แสดงให้เห็นว่ามัดใยแก้วที่หุ้มไว้สามารถส่งภาพที่สอดคล้องกันรอบๆ ส่วนโค้ง ซึ่งเป็นการเปิดประตูสู่การส่องกล้องทางการแพทย์และการส่งข้อมูล ต่อมา Kapany ถือครองสิทธิบัตรมากกว่า 100 ฉบับในสาขานี้ และบางครั้งเรียกว่า “บิดาแห่งใยแก้วนำแสง”

ชาร์ลส์ เกา: The Nobel Prize Breakthrough That Made Fiber Optics a Global Network

ชาร์ลส์ เกา ทำให้เกิดความก้าวหน้าทางทฤษฎีอย่างเด็ดขาดในปี พ.ศ. 2509 โดยเปลี่ยนใยแก้วนำแสงจากความอยากรู้อยากเห็นในห้องปฏิบัติการให้กลายเป็นกระดูกสันหลังของอินเทอร์เน็ตทั่วโลก Kao และเพื่อนร่วมงานของเขา George Hockham ซึ่งทำงานที่ Standard Telecommunication Laboratories ในเมืองฮาร์โลว์ ประเทศอังกฤษ ได้ตีพิมพ์รายงานสำคัญที่แสดงให้เห็นว่าการลดทอนสัญญาณที่สูงที่พบในเส้นใยแก้วนั้นไม่ใช่ขีดจำกัดทางกายภาพขั้นพื้นฐาน เนื่องจากมีสาเหตุมาจากสิ่งเจือปนในแก้วที่สามารถกำจัดออกได้

เก้าคำนวณว่าถ้าแก้วสามารถทำให้บริสุทธิ์ได้เพื่อลดทอนลงด้านล่าง 20 เดซิเบลต่อกิโลเมตร (dB/km) การสื่อสารด้วยไฟเบอร์ออปติกในระยะทางไกลจะสามารถใช้งานได้ในเชิงพาณิชย์ ในเวลานั้น ใยแก้วที่ดีที่สุดที่มีอยู่จะมีการลดทอนลงประมาณ 1,000 เดซิเบล/กม. ซึ่งหมายความว่าสัญญาณจะหายไปอย่างมีประสิทธิภาพภายในไม่กี่เมตร การคาดการณ์ทางทฤษฎีของ Kao มีความเฉพาะเจาะจงและมีเหตุผลมากจนกระตุ้นให้เกิดการแข่งขันระดับโลกในการผลิตใยแก้วบริสุทธิ์พิเศษ

ในปี 2552 ชาร์ลส์ เกา was awarded the Nobel Prize in Physics "สำหรับความสำเร็จที่ก้าวล้ำเกี่ยวกับการส่งผ่านแสงในเส้นใยเพื่อการสื่อสารด้วยแสง" เขาได้รับเกียรติในฐานะหนึ่งในนักประดิษฐ์ที่มีผลสืบเนื่องมากที่สุดในประวัติศาสตร์โทรคมนาคม

1970: ปีที่สายเคเบิลใยแก้วนำแสงกลายเป็นจริง - เมาเรอร์, เค็ค และชูลท์ซ

สี่ปีหลังจากการทำนายทางทฤษฎีของเกา ทีมนักวิจัยสามคน — โรเบิร์ต เมาเรอร์, โดนัลด์ เค็ค และปีเตอร์ ชูลท์ซ — บรรลุเป้าหมายในทางปฏิบัติที่พิสูจน์ว่า Kao คิดถูก ในปี 1970 พวกเขาทำงานที่ห้องปฏิบัติการวิจัยเครื่องแก้วในนิวยอร์ก และได้ผลิตเครื่องแรกขึ้น ใยแก้วนำแสงโหมดเดียว ด้วยการลดทอนลงต่ำกว่า 20 เดซิเบล/กม. โดยใช้แกนซิลิกาเจือไทเทเนียม นี่เป็นเส้นใยแรกในประวัติศาสตร์ที่สามารถส่งสัญญาณโทรศัพท์ในระยะทางที่วัดเป็นกิโลเมตรแทนที่จะเป็นเมตร

ภายในสองปี ทีมเดิมลดการลดทอนลงอีกเหลือเพียง 4 เดซิเบล/กม โดยใช้แกนเจือด้วยเจอร์เมเนียม และในช่วงกลางทศวรรษ 1970 ระบบใยแก้วนำแสงเชิงพาณิชย์อยู่ระหว่างการพัฒนา เมาเรอร์, เค็ค และชูลทซ์ได้รับ เหรียญรางวัลเทคโนโลยีและนวัตกรรมแห่งชาติ ในปี พ.ศ. 2543 สำหรับงานนี้ ซึ่งเปิดใช้งานเครือข่ายใยแก้วนำแสงทุกเครือข่ายที่ทำงานอยู่ในปัจจุบันโดยตรง

เส้นเวลาที่สมบูรณ์: ใครเป็นผู้คิดค้นอะไรในประวัติศาสตร์ใยแก้วนำแสง

ที่ การประดิษฐ์สายเคเบิลใยแก้วนำแสง ครอบคลุมความก้าวหน้าทางวิทยาศาสตร์เกือบ 180 ปี ตารางด้านล่างนี้แสดงถึงเหตุการณ์สำคัญแต่ละเหตุการณ์กับบุคคลที่รับผิดชอบและความสำคัญของเหตุการณ์ดังกล่าวต่อเทคโนโลยีที่เราใช้ในปัจจุบัน

ตารางที่ 1: เหตุการณ์สำคัญในประวัติศาสตร์ของการประดิษฐ์สายเคเบิลใยแก้วนำแสง โดยระบุรายชื่อผู้สนับสนุนหลักแต่ละราย การค้นพบเฉพาะ และความสำคัญที่ยั่งยืนต่อเทคโนโลยี

สายเคเบิลไฟเบอร์ออปติกทำงานอย่างไร: ฟิสิกส์เบื้องหลังการประดิษฐ์

A สายเคเบิลใยแก้วนำแสง ทำงานโดยการส่งพัลส์ของแสงผ่านเส้นผมบาง ๆ ของแก้วหรือพลาสติกบริสุทธิ์พิเศษโดยใช้ปรากฏการณ์ที่เรียกว่า การสะท้อนภายในทั้งหมด . เมื่อแสงเดินทางจากตัวกลางที่มีความหนาแน่นมากกว่า (แกนแก้ว) ไปยังตัวกลางที่มีความหนาแน่นน้อยกว่า (ส่วนหุ้ม) ที่มุมที่มากกว่า "มุมวิกฤติ" แสงจะสะท้อนกลับเข้าไปในแกนกลางทั้งหมดแทนที่จะส่องผ่าน โดยจะกักแสงไว้ด้านในอย่างมีประสิทธิภาพและนำทางไปตามความยาวของเส้นใย

ที่ Three Layers of a Modern Fiber Optic Cable

• แกนหลัก: ที่ light-carrying center, typically 8–62.5 microns in diameter, made from ultra-pure silica glass doped with germanium to raise the refractive index.
• การหุ้ม: ชั้นกระจกโดยรอบที่มีดัชนีการหักเหของแสงต่ำกว่าเล็กน้อย ช่วยให้มั่นใจได้ว่าการสะท้อนภายในทั้งหมดจะคงแสงไว้ในแกนกลาง โดยทั่วไปเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก 125 ไมครอน
• การเคลือบผิวและแจ็คเก็ต: ชั้นป้องกันโพลีเมอร์ที่ป้องกันความเสียหายทางกายภาพ ความชื้น และการสูญเสียสัญญาณไมโครดัด เสื้อนอกจะแตกต่างกันไปตามสภาพแวดล้อมการติดตั้ง — ในอาคาร กลางแจ้ง ทางอากาศ หรือเรือดำน้ำ

ไฟเบอร์โหมดเดี่ยวกับมัลติโหมด: ความแตกต่างที่สำคัญ

ที่ two primary categories of สายเคเบิลใยแก้วนำแสง ที่ใช้ในเครือข่ายสมัยใหม่มีขนาดแกนกลาง แหล่งกำเนิดแสง ระยะการส่งข้อมูล และต้นทุนที่แตกต่างกัน:

ตารางที่ 2: การเปรียบเทียบสายเคเบิลไฟเบอร์ออปติกแบบโหมดเดี่ยวและมัลติโหมดกับพารามิเตอร์ทางเทคนิคและเชิงพาณิชย์ที่สำคัญ 6 ประการ

เหตุใดการประดิษฐ์สายเคเบิลใยแก้วนำแสงจึงเปลี่ยนโลก

ที่ invention of สายเคเบิลใยแก้วนำแสง เปลี่ยนแปลงการสื่อสารทั่วโลกโดยพื้นฐานโดยการแทนที่ลวดทองแดงด้วยกระจกนำแสง - เพิ่มความสามารถในการรับส่งข้อมูลมากกว่าหนึ่งล้านเท่าพร้อมทั้งลดการสูญเสียและความหน่วงของสัญญาณได้อย่างมาก หากต้องการชื่นชมขนาดของการเปลี่ยนแปลงนี้ให้พิจารณาว่าเป็นความทันสมัยเพียงอย่างเดียว สายเคเบิลใยแก้วนำแสงโหมดเดียว สามารถดำเนินการต่อไปได้ ข้อมูล 100 เทราบิตต่อวินาที ในการสาธิตในห้องปฏิบัติการ เปรียบเทียบกับความเร็วสูงสุดประมาณ 1 กิกะบิตต่อวินาทีสำหรับกิกะบิตอีเธอร์เน็ตที่ใช้ทองแดงในระยะทาง 100 เมตร

ผลกระทบต่อโทรคมนาคม

ก่อน สายเคเบิลใยแก้วนำแสง การโทรศัพท์ข้ามทวีปถูกส่งผ่านสายทองแดงโคแอกเซียลราคาแพงและสถานีถ่ายทอดไมโครเวฟ การติดตั้ง TAT-8 ซึ่งเป็นสายเคเบิลใยแก้วนำแสงข้ามมหาสมุทรแอตแลนติกสายแรกในปี 1988 สามารถให้บริการวงจรโทรศัพท์พร้อมกันได้ 40,000 วงจร ซึ่งมากกว่าสายเคเบิลข้ามมหาสมุทรแอตแลนติกก่อนหน้านี้ทั้งหมดรวมกัน วันนี้จบแล้ว 99% ของการรับส่งข้อมูลระหว่างประเทศทั้งหมด ให้บริการโดยสายเคเบิลใยแก้วนำแสงใต้น้ำ รวมถึงอินเทอร์เน็ต ธุรกรรมทางการเงิน และการโทรด้วยเสียง

ผลกระทบต่อการแพทย์

ที่ medical applications of เทคโนโลยีใยแก้วนำแสง ติดตามย้อนกลับไปที่งานรวมรูปภาพของ Kapany และ Hopkins ในปี 1954 โดยตรง กล้องเอนโดสโคปสมัยใหม่ ซึ่งใช้ในขั้นตอนมากกว่า 75 ล้านขั้นตอนต่อปีในสหรัฐอเมริกาเพียงประเทศเดียว อาศัยกลุ่มใยแก้วนำแสงที่สอดคล้องกันเพื่อส่งภาพวิดีโอแบบเรียลไทม์จากภายในร่างกายมนุษย์โดยไม่ต้องผ่าตัด ไฟเบอร์ออปติกยังช่วยให้การผ่าตัดด้วยเลเซอร์มีการบุกรุกน้อยที่สุด การบำบัดด้วยแสงแบบไดนามิกสำหรับการรักษาโรคมะเร็ง และเซ็นเซอร์ออปติคัลที่มีความแม่นยำที่ใช้ในการวินิจฉัย

ผลกระทบต่อคอมพิวเตอร์และอินเทอร์เน็ต

ที่ modern internet would not exist in its current form without สายเคเบิลใยแก้วนำแสง . แกนหลักอินเทอร์เน็ตทั่วโลก — เครือข่ายความจุสูงที่เชื่อมต่อกับทวีป ประเทศ และศูนย์ข้อมูล — เกือบทั้งหมดสร้างขึ้นบนไฟเบอร์โหมดเดียว การเพิ่มขึ้นของคลาวด์คอมพิวติ้ง การสตรีมวิดีโอ การทำงานระยะไกล และตลาดการเงินแบบเรียลไทม์ล้วนขึ้นอยู่กับแบนด์วิธพิเศษและเวลาแฝงที่ต่ำซึ่งมีเพียง การสื่อสารใยแก้วนำแสง สามารถให้บริการได้ในระดับโลก

ไฟเบอร์ออปติกกับลวดทองแดง: การเปรียบเทียบแบบตัวต่อตัว

เข้าใจว่าทำไม สายเคเบิลใยแก้วนำแสง ได้เข้ามาแทนที่ทองแดงในการใช้งานระยะไกลและมีแบนด์วิธสูงส่วนใหญ่ จำเป็นต้องมีการเปรียบเทียบเทคโนโลยีทั้งสองโดยตรงในมิติที่สำคัญที่สุดสำหรับวิศวกรเครือข่ายและผู้วางแผนโครงสร้างพื้นฐาน

ตารางที่ 3: การเปรียบเทียบโดยตรงระหว่างสายเคเบิลใยแก้วนำแสงและลวดทองแดงกับประสิทธิภาพ ต้นทุน และคุณลักษณะทางกายภาพที่สำคัญ 8 ประการ

คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับการประดิษฐ์สายเคเบิลใยแก้วนำแสง

ถาม: ใครมักได้รับเครดิตว่าเป็นผู้ประดิษฐ์ใยแก้วนำแสง

ชาร์ลส์ เกา มักได้รับการยกย่องว่าเป็นผู้ประดิษฐ์หลักของการสื่อสารด้วยไฟเบอร์ออปติกในทางปฏิบัติ เนื่องจากบทความเชิงทฤษฎีของเขาในปี 1966 ได้กระตุ้นการพัฒนาเส้นใยแก้วที่มีการสูญเสียต่ำโดยตรง และทำให้เขาได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ประจำปี 2009 นรินเดอร์ ซิงห์ กาปานี ยังถูกอ้างถึงบ่อยครั้งและบางครั้งเรียกว่า "บิดาแห่งใยแก้วนำแสง" สำหรับการสร้างคำนี้และพัฒนาชุดเส้นใยที่เชื่อมโยงกันแบบยืดหยุ่นชุดแรกในทศวรรษ 1950

ถาม: เคเบิลใยแก้วนำแสงมีการติดตั้งเพื่อสาธารณะเป็นครั้งแรกเมื่อใด

ที่ first commercial installation of a สายโทรศัพท์ใยแก้วนำแสง เพื่อการใช้งานสาธารณะเกิดขึ้นในปี พ.ศ. 2520 ในเมืองชิคาโก รัฐอิลลินอยส์ โดยมีการรับส่งข้อมูลทางโทรศัพท์สดที่ 45 เมกะบิตต่อวินาที ในช่วงต้นทศวรรษ 1980 สายไฟเบอร์ออปติกถูกนำไปใช้ทั่วสหรัฐอเมริกาและยุโรป และในปี 1988 สายเคเบิลไฟเบอร์ออปติกข้ามมหาสมุทรแอตแลนติกสายแรก (TAT-8) เชื่อมต่อสหรัฐอเมริกา สหราชอาณาจักร และฝรั่งเศส

Q: สายไฟเบอร์ออปติกทำจากวัสดุอะไร?

มากที่สุด สายเคเบิลใยแก้วนำแสง ที่ใช้ในกิจการโทรคมนาคมนั้นทำมาจากสารบริสุทธิ์พิเศษ แก้วซิลิกา (ซิลิคอนไดออกไซด์) โดยที่แกนกลางจะเจือด้วยเจอร์เมเนียมไดออกไซด์จำนวนเล็กน้อยเพื่อเพิ่มดัชนีการหักเหของแสงเมื่อเทียบกับการหุ้ม ใยแก้วนำแสงพลาสติก (POF) ใช้ในการใช้งานสำหรับผู้บริโภคและยานยนต์ระยะสั้น ซึ่งความยืดหยุ่นและต้นทุนต่ำมีความสำคัญมากกว่าแบนด์วิธหรือระยะทางสูงสุด

ถาม: Charles Kao ได้รับรางวัลโนเบลจากการประดิษฐ์ใยแก้วนำแสงหรือไม่

ใช่. ชาร์ลส์ เกา was awarded half of the 2009 Nobel Prize in Physics สำหรับงานทางทฤษฎีที่ก้าวล้ำของเขาซึ่งแสดงให้เห็นว่าการส่งผ่านแสงที่มีการสูญเสียต่ำผ่านเส้นใยแก้วสามารถทำได้ อีกครึ่งหนึ่งของรางวัลตกเป็นของวิลลาร์ด บอยล์และจอร์จ สมิธ สำหรับการประดิษฐ์เซ็นเซอร์รับภาพอุปกรณ์ชาร์จคู่ (CCD) Kao ได้รับรางวัลหลายทศวรรษหลังจากรายงานของเขาในปี 1966 ซึ่งในเวลานั้นเครือข่ายใยแก้วนำแสงที่เขาสร้างขึ้นได้กลายเป็นรากฐานของอินเทอร์เน็ตทั่วโลกไปแล้ว

ถาม: ปัจจุบันสายเคเบิลใยแก้วนำแสงสามารถส่งข้อมูลได้เร็วแค่ไหน?

ในการปรับใช้เชิงพาณิชย์เพียงตัวเดียว สายเคเบิลใยแก้วนำแสง การใช้มัลติเพล็กซ์การแบ่งความยาวคลื่นหนาแน่น (DWDM) สามารถพกพาได้ หลายเทราบิตต่อวินาที — ลิงก์แกนหลักทั่วไปทำงานที่ 100 Gbps ถึง 400 Gbps ต่อความยาวคลื่น โดยมีความยาวคลื่นหลายสิบถึงหลายร้อยต่อไฟเบอร์ ในการทดลองในห้องปฏิบัติการ นักวิจัยได้แสดงให้เห็นถึงความเร็วในการส่งข้อมูลที่เกินกว่านั้น 22.9 เพตาบิตต่อวินาที บนไฟเบอร์เดี่ยวโดยใช้เทคนิคมัลติคอร์และมัลติโหมดขั้นสูง ซึ่งคิดเป็นประมาณ 22,900,000 กิกะบิตต่อวินาที

ถาม: เหตุใดจึงใช้เวลานานมากระหว่างทฤษฎีกับสายเคเบิลใยแก้วนำแสงเชิงปฏิบัติ

ที่ gap between John Tyndall's 1870 demonstration and the 1970 manufacture of low-loss fiber reflects two enormous engineering challenges: producing แก้วบริสุทธิ์เพียงพอ เพื่อลดการสูญเสียการดูดซับ และพัฒนาแหล่งกำเนิดแสงเลเซอร์ที่เชื่อถือได้เพียงพอสำหรับการรับส่งข้อมูลอย่างต่อเนื่อง แม้ว่าการคำนวณของ Kao ในปี 1966 จะกำหนดเป้าหมายไว้แล้วก็ตาม ก็จำเป็นต้องมีกระบวนการผลิตแก้วใหม่ทั้งหมด โดยเฉพาะเทคนิคการสะสมไอสารเคมี เพื่อทำให้ซิลิกาบริสุทธิ์จนถึงระดับส่วนต่อพันล้านส่วนที่ต้องการ การพัฒนาแบบคู่ขนานของเลเซอร์เซมิคอนดักเตอร์ในช่วงปลายทศวรรษ 1960 ทำให้มีแหล่งกำเนิดแสงที่สอดคล้องกันซึ่งจำเป็นต่อการขับเคลื่อนสายเคเบิลเหล่านี้ด้วยอัตราข้อมูลที่ใช้งานได้จริง

บทสรุป: ศตวรรษแห่งการประดิษฐ์สะสม

ที่ question of ผู้คิดค้นสายเคเบิลใยแก้วนำแสง ไม่มีคำตอบเดียวเพราะเทคโนโลยีเป็นผลจากการค้นพบทางวิทยาศาสตร์ที่แตกต่างกันอย่างน้อยเจ็ดครั้งในระยะเวลา 130 ปี ตั้งแต่การทดลองแสงด้วยพลังน้ำของ Colladon ในทศวรรษปี 1840 ไปจนถึง Kapany ที่ตั้งชื่อสนามนี้ในปี 1960 จากการทำนายทางทฤษฎีที่ชนะรางวัลโนเบลของ Kao ในปี 1966 ไปจนถึง Maurer, Keck และ Schultz ที่ผลิตเส้นใยที่ใช้งานได้เป็นครั้งแรกในปี 1970 การมีส่วนร่วมแต่ละอย่างถือเป็นสิ่งสำคัญ

อะไรที่ทำให้ การประดิษฐ์สายเคเบิลใยแก้วนำแสง สิ่งที่น่าทึ่งไม่ใช่แค่ตัวเทคโนโลยีเท่านั้น แต่เป็นความจริงที่ว่ามันเปลี่ยนจากการสาธิตในห้องปฏิบัติการไปสู่โครงสร้างพื้นฐานที่แท้จริงของโลกสมัยใหม่ภายในช่วงชีวิตของมนุษย์เพียงคนเดียว อินเทอร์เน็ตทั่วโลก เครือข่ายโทรศัพท์ระหว่างประเทศ การวินิจฉัยทางการแพทย์สมัยใหม่ และคลาวด์คอมพิวติ้ง ล้วนวางอยู่บนแผ่นกระจกที่บางกว่าเส้นผมมนุษย์ ซึ่งนำพาแสงที่เข้ารหัสด้วยข้อมูลด้วยความเร็วที่นักประดิษฐ์ลวดทองแดงไม่เคยจินตนาการมาก่อน

หากคุณต้องระบุชื่อบุคคลหนึ่งที่มีความเข้าใจที่ลึกซึ้งทำให้ทุกอย่างเป็นจริง ชาร์ลส์ เกา's การคำนวณในปี 1966 — สิ่งเจือปน ไม่ใช่ฟิสิกส์ คืออุปสรรค — เป็นช่วงเวลาที่โลกที่เชื่อมต่อด้วยไฟเบอร์สมัยใหม่กลายเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้