Fiber optik iletişimin geçmişi

Eski zamanlardan beri, insanlar arasında uzun mesafeli iletişim talebi hiç azalmadı. Beacon'dan Telegraph'a ve daha sonra 1940'ta ilk koaksiyel kablonun resmi hizmetine zamanın geçişi ile, bu iletişim sistemlerinin karmaşıklığı ve hassasiyeti de sürekli olarak iyileşmiştir. Ancak, bu iletişim yöntemlerinin her birinin sınırları vardır. Her ne kadar bilgi aktarmak için elektrik sinyalleri kullanılması hızlı olmasına rağmen, iletim mesafesi elektrik sinyallerinin kolay zayıflaması nedeniyle çok sayıda tekrarlayıcı gerektirecektir; Mikrodalga iletişimi havayı bir ortam olarak kullanabilse de, taşıyıcı frekansı ile de sınırlıdır. İnsanların ortasının ortasına kadar, insanlar bilgi iletmek için ışık kullanmanın geçmişte mevcut olmayan birçok önemli fayda sağlayabileceğini fark etmedi.

Bununla birlikte, o zaman, optik sinyalleri iletmek için oldukça tutarlı bir ışık kaynakları veya uygun ortam yoktu, bu nedenle optik iletişim her zaman bir kavram olmuştur. 1960'lara kadar lazer icadı ilk sorunu çözmedi. 1970'lerde Corning Glass Works, ikinci sorunu çözmek için yüksek kaliteli, düşük zayıflama optik lifleri geliştirdi. Şu anda, optik liflerde iletilen sinyallerin zayıflaması, ilk kez optik fiber iletişimi babası Gao Kun tarafından önerilen kilometre başına 20 desibelden (20dB/km) eşikten daha düşüktü. Aynı zamanda, malzeme olarak galyum arsenit (GAAS) kullanan yarı iletken lazerler de icat edildi ve küçük boyut avantajları nedeniyle fiber optik iletişim sistemlerinde yaygın olarak kullanıldı. 1976 yılında, 44.7 Mbit/s hıza sahip ilk fiber optik iletişim sistemi, ABD'nin Atlanta kentinde bir yeraltı boru hattında doğdu.

Beş yıllık bir araştırma ve geliştirme döneminden sonra, ilk ticari fiber optik iletişim sistemi 1980'de piyasaya sürüldü. Bu, insanlık tarihinde, ışık kaynağı olarak 800 nanometre, 45 mb/s (saniyede bitler) iletim hızına sahip galyum arsenid lazeri kullanan ilk fiber arsenid lazeri kullanan ilk fiber optik iletişim sistemidir ve her 10 Kilometre sinyalini arttırmak için bir tekrar işçiliği gerektirir.

İkinci nesil ticari fiber optik iletişim sistemleri, 1980'lerin başında, 1300 nanometrelik dalga boyuna sahip INGAAS lazerleri kullanılarak geliştirilmiştir. Her ne kadar erken fiber optik iletişim sistemleri dispersiyon sorunlarından etkilenmiş olsa da, 1981'de tek modlu fiberin icadı bu sorunun üstesinden geldi. 1987'ye gelindiğinde, ticari bir fiber optik iletişim sisteminin iletim oranı, ilk fiber optik iletişim sisteminin hızından yaklaşık kırk kat daha hızlı 1.7 GB/s'ye ulaşmıştı. Eşzamanlı iletim gücü ve sinyal zayıflaması sorunu da önemli ölçüde iyileştirilmiştir, bu da sinyali 50 kilometrelik aralıklarla geliştirmek için bir tekrarlayıcı gerektirir. 1980'lerin sonlarında, EDFA'nın doğumu optik iletişim tarihinde bir kilometre taşı olayıydı. Fiber optik iletişimde doğrudan optik röle sağladı, bu da uzun mesafeli yüksek hızlı şanzımanı mümkün kıldı ve DWDM'nin doğumuna yol açtı.

Üçüncü nesil fiber optik iletişim sistemi, ışık kaynağı olarak 155 0 nanometreye sahip lazerler kullanır ve sinyal zayıflaması 0. Daha önce, galyum arsenid indiyum fosfit lazerleri kullanan fiber optik iletişim sistemleri sıklıkla nabız yayma problemleriyle karşılaştı, ancak bilim adamları bu sorunları çözmek için mükemmel dispersiyon kaydırılmış elyaflar tasarladılar. Bu lifler, lazer spektrumunu tek bir uzunlamasına modla sınırlayabildikleri için 1550 nanometre ışık dalgalarını iletirken neredeyse sıfır dispersiyona sahiptir. Bu teknolojik atılımlar, üçüncü nesil fiber optik iletişim sisteminin iletim oranının 2.5GB/s'ye ulaşmasını sağlamıştır ve tekrarlayıcılar arasındaki mesafe 100 kilometreye kadar ulaşabilir.

Dördüncü nesil fiber optik iletişim sistemi, tekrarlayıcı ihtiyacını daha da azaltmak için optik amplifikatörler sunar. Ek olarak, dalga boyu bölümü çoğullama (WDM) teknolojisi iletim oranlarını önemli ölçüde artırır. Bu iki teknolojinin geliştirilmesi, her altı ayda bir fiber optik iletişim sistemlerinin kapasitesinde önemli bir sıçrama sağlamıştır. 2001 yılına gelindiğinde, 1980'lerde fiber optik iletişim sistemlerinin 200 katı olan 10 TB/s'lik şaşırtıcı bir hıza ulaşmıştı. Son yıllarda, iletim oranı 14 TB/s'ye yükseldi ve her 160 kilometrede bir sadece bir tekrarlayıcı gerektirdi.

Beşinci nesil fiber optik iletişim sisteminin geliştirilmesinin odak noktası, dalga boyu bölünme multiplekserinin dalga boyu çalışma aralığını genişletmektir. Yaygın olarak 'C bandı' olarak bilinen geleneksel dalga boyu aralığı yaklaşık 1530 nanometre ile 1570 nanometre, yeni banttaki düşük kuru lif bandı 1300 nanometre ve 1650 nanometreye kadar uzanıyor. Bir başka gelişen teknoloji, darbelerin dağılmaya direnmesini ve orijinal dalga formlarını korumasını sağlamak için optik liflerin doğrusal olmayan etkilerini kullanan optik soliton kavramının tanıtımıdır.

1990'dan 2000'e kadar, optik fiber iletişim endüstrisi internet köpüğünün etkisi nedeniyle önemli ölçüde büyüdü. Buna ek olarak, talep üzerine video gibi bazı ortaya çıkan ağ uygulamaları, İnternet bant genişliğinin büyümesini, Moore Yasası tarafından beklenen entegre devre cipslerindeki transistörlerin artış oranını bile aşmasını sağlar. İnternet köpüğünün patlamasından 2006'ya kadar, optik fiber iletişim endüstrisi, işletmelerin konsolidasyonu ve dış kaynak kullanımı yoluyla maliyetlerin azaltılması yoluyla ömrünü sürdürdü.