домашние задания, типовые расчёты / часть тех. текстов с переводами из учебного пособия по английскому языку для студентов фоисит / The History of Fibre Optics(30-32)

The History of Fibre Optics

Optical communication systems date back two centuries to the "optical telegraph" that French engineer Claude Chappe invented in the 1790s. His system was a series of semaphores mounted on towers, where human operators relayed messages from one tower to the next. It reduced the need in hand-carried messages, but by the mid-19th century it was replaced by the electric telegraph.

Alexander Graham Bell patented an optical telephone system, which he called the Photophone, in 1SSO, but his earlier invention, the telephone, proved far more practical. He dreamed of sending signals through the air? but the atmosphere didn't transmit light as reliably as wires carried electricity. In the decades that followed, light was used for a few special applications, such as signalling between ships, but otherwise optical communications, like the experimental Photophone Bell donated to the Smithsonian Institution, languished on the shelf.

In the intervening years, a new technology slowly took root that would ultimately solve the problem of optical transmission, although it was a long time before it was adapted for communications. It depended on the phenomenon of total internal reflection, which can confine light in a material surrounded by other materials with lower refractive index, such as glass in air. In the 1840s, Swiss physicist Daniel Collodon and French physicist Jacques Babinet showed that light could be guided along jets of water for fountain displays.

Optical fibres went a step further. They are essentially transparent rods of glass or plastic stretched so they are long and flexible. During the 1920s, John Logie Baird in England and Clarence W. Hansell in the United States patented the idea of using arrays of hollow pipes or transparent rods to transmit images for television or facsimile systems. However, the first person known to have demonstrated image transmission through a bundle of optical fibres was Heinrich Lamm, thcn a medical student in Munich. His goal was to look inside inaccessible parts of the body. During his experiments, he reported transmitting the image of a light bulb.

By 1960, glass-clad fibres fine for medical imaging were made, but they did not

match communication purposes.

Meanwhile, telecommunications engineers were seeking more transmission bandwidth. Radio and microwave frequencies were in heavy use. so they looked to higher frequencies to carry loads they expected to continue increasing wilh the growth of television and telephone traffic.

The next step towards optical communications was the invention of laser. The July 22, 1960 issue of Electronics magazine introduced its report on Theodore Maiman's demonstration of the first laser by saying "Usable communications channels in the electro magnetic spectrum may be extended by development of an experimental optical-frequency amplifier." But rain, haze, clouds, and atmospheric turbulence limited the reliability of long-distance atmospheric laser links. Optical wave-guides were proving to be a problem.

Optical fibres had attracted some attention because they were analogous in theory to plastic dielectric wave-guides used in certain microwave applications. In 1961, Elias Snitzer demonstrated the similarity by drawing fibres with cores so small they carried light in only one wave-guide mode. However virtually everyone considered fibres too lossy for communications.

1964, a critical (and theoretical) specification was identified by Dr C.K. Kao for long-range communication devices, the 10 or 20 decibels of light loss per kilometer standard. Kao also illustrated the need for a purer form of glass to help reduce light loss.

In 1970, one team of researchers began experimenting with fused silica, a material capable of extreme purity with a high melting point and a low refractive index. Coming Glass researchers Robert Maurer, Donald Keck and Peter Schultz invented fiber optic wire or "Optical Waveguide Fibers" capable of carrying 65,000 times more information than copper wire, through which information carried by a pattern of light waves could be decoded at a destination even a thousand miles away. The team had solved the problems presented by Dr. Kao.

The first optical telephone communication system was installed about 1.5 miles under downtown Chicago in 1977, and each optical fiber carried the equivalent of 672 voice channels. Today more than 80 percent of the world's long-distance traffic is carried over optical fiber cables, 25 million kilometers of the cable Maurer, Keck and Schultz designed has been installed worldwide.

Today more than 80 percent of the world's long-distance traffic is carried over optical fiber cables.

История Оптики Волокна

Оптическая дата систем связи поддерживает два столетия к " оптический телеграф " который Французский язык Проектир Клод Чапп изобрел в 1790-ых. Его система была ряд семафоров, установленных на башнях, где человеческие операторы переданные сообщения от одной башни до следующего. Это уменьшило потребность в несущихся рукой сообщениях, но к mid-19th столетию, это было заменено электрическим телеграфом.

Звонок Александра Грэма патентовал оптическую телефонную систему, которой он назвал Фототелефон, в 1SSO, но его более раннее изобретение, телефон, доказал гораздо более практическим. Он мечтал о посылке сигналов через воздух? Но атмосфера не передавала свет так надежно как провода несущееся электричество. В десятилетие, который следовал, свет использовался для нескольких специальных заявлений(применений), типа передачи сигналов между судами, но иначе оптические коммуникации, подобно экспериментальному Фототелефонному Звонку, пожертвованному Smithsonian Учреждению, томился на полке.

В прошедших годах, новая технология медленно пустила корни, который в конечном счете решит проблему оптической передачи, хотя это было долгое время прежде, чем это было приспособлено к коммуникациям. Это зависело от явления полного внутреннего отражения, которое может ограничивать(заключать) свет в материале, окруженном другими материалами с более низким преломляющим индексом, типа стакана(стекла) в воздухе. В 1840-ых, Швейцарский Физик Дэниел Коллодон и Французский физик Джакквес Бабинет показали, что свет мог управляться(руководствоваться) по реактивным самолетам воды для показов фонтана.

Оптические волокна пошли(поехали) шаг далее. Они - по существу прозрачные пруты стакана(стекла) или протянутой пластмассы, так что они длинны и гибки. В течение 1920-ых, Джон Логи Баирд в Англии и Кларенсе В. Ханселле в Соединенных Штатах патентовал идею относительно использования множеств полых труб или прозрачных прутов, чтобы передать изображения(образы) для систем факсимиле или телевидения. Однако, первый человек, известный демонстрировать передачу изображения(образа) через связку оптических волокон был Heinrich Lamm, thcn медицинский студент в Мюнхене. Его цель состояла в том, чтобы смотреть внутренние недоступные части органа(тела). В течение его экспериментов, он сообщил о передаче изображения(образа) лампочки.

К 1960, стеклянно - одетые волокна, прекрасные для медицинского отображения были сделаны, но они делали нет

Цели связи состязания(спички).

Тем временем, инженеры телесвязи искали большее количество передачи bandwidth. Радио и микроволновые частоты были в тяжелом использовании. Так что они обратились к более высоким частотам, чтобы нести грузы, они ожидали продолжать увеличивать wilh рост телевизионного и телефонного движения.

Следующим шагом оптических коммуникаций было изобретение лазера. 22 июля, 1960 вышел журнал Электроники, который представил репортаж о демонстрации первого лазера Тэодора Маймана под заголовком

" Каналы связи, используемые в электромагнитном диапазоне, могут быть усовершенствованы путём разработки экспериментального усилителя оптических частот. " Но дождь, туман, облака и атмосферные искажения ограничивали надежность дальнодействующих атмосферных лазерных связей. Оптические волноводы, как оказалось, были проблемой.

Оптические волокна привлекли некоторое внимание, потому что они были аналогичны в теории пластмассовых диэлектрических волноводов, использующихся в некоторых микроволновых применениях. В 1961, Элиас Шнайзер демонстрировал сходство тянущихся волокон с настолько тонкими сердцевинами, что они передавали свет только в одном направлении волновода. Однако практически каждый рассмотрел волокна также неприемлимыми для коммуникаций.

В 1964 году Доктором Као были утверждены критические и теоретические технические требования для дальнодействующих устройств связи, 10 или 20 децибелов потери света в стандарт километра. Kao также иллюстрировал потребность в более чистом сорте стекла для уменьшения потерь света.

В 1970, одна команда исследователей начала экспериментировать с плавленным кварцом, материалом, обеспечивающим высочайшую чистоту, с высокой точкой плавления и низким преломляющим коэффициентом. Исследователи стекла Роберт Маурер, Дональд Кек и Питер Шульц изобрели волоконно-оптический провод или " Оптические Волокна Волновода " способные к переносу большего количества информации в 65,000 раз больше чем медный провод, через которые информация, которую несет образец световых волн, могла быть декодирована в пункте назначения даже за тысячу миль. Команда решила проблемы, представленные доктором Као.

Первая оптическая телефонная система связи была установлена приблизительно на 1.5 мили в центре города Чикаго в 1977, и каждое оптическое волокно несло эквивалент 672 звуковых каналов. Сегодня больше чем 80 процентов всемирного потока информации передаётся по оптоволоконным кабелям, 25 миллионов километров кабеля, разработанного Маурером, Кеком и Шульцом, было установлено во всем мире.

Сегодня больше чем 80 процентов всемирного потока информации передаётся по оптоволоконным кабелям.

Task 4

Оптоволоконный кабель (optical fiber cable); международное сообщение (world's long-distance traffic); рабочее описание (specification); низкий коэффициент преломления (a low refractive index); точка плавления (melting point); усилитель частоты (frequency amplifier); оптическая телефонная коммуникационная система (optical telephone communication system); звуковой канал (voice channel); дальнодействующие коммуникационные средства связи (long-distance communication devices); медный провод (copper wire); полное внутреннее отражение (total internal reflection); телефонная связь (telephone communication); передача изображения (image transmission); электромагнитный диапазон (electro magnetic spectrum); сердцевина оптического волокна (core of optical fiber).