Krótka historia światłowodów
Chociaż światłowody nierozerwalnie wiążą się z najnowocześniejszymi technologiami, ludzie starają się komunikować za pomocą światła od setek lat. Pomijając ogniska czy pochodnie, za pierwszą udaną próbę stworzenia praktycznego stałego systemu komunikacji optycznej trzeba uznać telegraf optyczny Claude’a Chappe zbudowany pod koniec XVIII wieku.
Chappe opracował system umieszczonych na wieżach semaforów, za pomocą których przesyłano informacje. Wieże rozstawiono w odległości 12-25 kilometrów od siebie i wyposażono w teleskopy. W ten sposób w 1792 roku w czasie krótszym niż godzina przesłano pierwszą wiadomość pomiędzy Paryżem a Lille (ok. 200 kilometrów). Każdy z symboli wiadomości musiał przejść przez 15 stacji , a jego droga trwała około 9 minut. Wiele zależało od pogody i sprawności operatorów telegrafu, ale pełną informację złożoną z 36 znaków udało się przesłać w 32 minuty. Kolejną linię, złożoną z 50 stacji, zbudowano między Paryżem a Strasburgiem w 1798 roku. Telegraf optyczny Chappe’a pomógł Francji w trudnych czasach po Rewolucji, miał jednak sporo wad. Nie działał w nocy (eksperymentowano z lampami, ale nie zdało to egzaminu), był kosztowny w budowie, nie zapewniał odpowiedniej prywatności, a transmisja danych nie przebiegała zbyt szybko. Mimo to przetrwał pół wieku, a telegrafy optyczne powstawały w wielu krajach, od Prus, poprzez Wielką Brytanię, po USA. Po kilkudziesięciu latach zastąpił je telegraf elektryczny.
Całkowite wewnętrzne odbicie
Od optycznego telegrafu po współczesny światłowód droga jest bardzo daleka, jednak przynajmniej od czasu Chappe’a mamy koncepcję wykorzystania światła do zbudowania stałego systemu przekazywania danych. Potrzebna była jeszcze odpowiednia technologia. Tę zapewnił rozwój nauki. Szwajcarski fizyk Jean-Daniel Colladon był co prawda z wykształcenia prawnikiem, ale pracował w laboratoriach Ampere’a i Fouriera. Prowadzone przez niego eksperymenty położyły podwaliny pod współczesne technologie optyczne. W 1842 roku poinformował on o przeprowadzeniu eksperymentu, w czasie którego wykorzystał światło słoneczne i wypełnioną wodą tubę do pokierowania światła poprzez strumień wody i wykazania, że zostanie ono w nim uwięzione nawet wówczas, gdy strumień jest zagięty. Światło pozostało w wodzie dzięki zjawisku całkowitego wewnętrznego odbicia, które jest podstawą działania współczesnych światłowodów.
Niezależnie od Colladona podobny eksperyment, za pomocą świeczki i butelki, przeprowadził w tym samym czasie Francuz Jacques Babinet. Nie można w tym miejscu nie wspomnieć o Johnie Tyndallu, który podobne eksperymenty prowadził kilkanaście lat później w bardziej naukowy sposób. Tyndall jest szerzej znany i często to jemu przypisuje się odkrycie zjawiska całkowitego wewnętrznego odbicia, jednak prawdopodobnie znał on pracę Colladona i sam nigdy nie twierdził, że był pierwszym, który wie jak zaginać światło.
Pierwszym urządzeniem, które możemy uznać za prekursora współczesnych technik światłowodowych był fotofon Aleksandra Grahama Bella. Pozwalał on na przesyłanie głosu za pomocą światła i powstał w 1880 roku. Fotofon wykorzystywał modulację światła i 19 lutego 1880 roku za jego pomocą dokonano pierwszej bezprzewodowej świetlnej transmisji głosu. Prawdziwa próba polowa fotofonu miała zaś miejsce 21 czerwca pomiędzy dachem Franklin School w Waszyngtonie a położonym około 200 metrów dalej oknem laboratorium Bella. Sam Bell uważał fotofon za swój najważniejszy, przełomowy wynalazek, jednak to znacznie bardziej praktyczny telefon podbił świat.
W tym samym czasie William Wheeler, próbując oświetlić cały dom jedną lampą umieszczoną w piwnicy, opracował system rur wyłożonych materiałem dobrze odbijającym światło. Osiem lat później, w 1888 roku, doktor Roth i profesor Reuss używają w Wiedniu zagiętych prętów szklanych do oświetlania otworów ludzkiego ciała w czasie zabiegów dentystycznych i chirurgicznych. Z kolei w 1989 roku David D. Smith z Indianapolis składa wniosek patentowy dotyczący użycia zagiętych prętów szklanych jako lamp chirurgicznych.
Komentarze (0)