4. Волоконно-оптические линии связи

Первый период истории ВОЛС ознаменовался проклад-кой под Ла-Маншем в 1985 г. волоконно-оптического кабеля и сооружением в 1988 г. первой подводной трансатлантической магистрали ТАТ-8, соединившей Америку с Европой.

В начале 1980-х гг. началась разработка и широкое вне-дрение ВОЛС второго поколения. По сравнению с медными во-локонно-оптические кабели (ВОК) при значительно большей (в 5000 - 50000 раз) информационной емкости имеют в 2-3 раза меньший диаметр и в 10-12 раз меньшую массу. Они оказывают-ся значительно дешевле при пересчете на 1 бит передаваемой информации. ВОК не восприимчивы к электромагнитным поме-хам и обеспечивают высокую степень защиты передаваемой ин-формации. Скорость передачи в оптической связи в 1000–10000 раз выше, чем в самой широкополосной коротковолновой радио-связи. К 1983 г. были изготовлены ВОЛС длиной более 100 км, передающие одновременно 20 тыс. телефонных переговоров без использования усилителей. ВОЛС, проложенные в 1983-1984 гг., могли передать за 1 с на расстояние 160 км объем информации, соответствующий тридцати томам Большой Советской Энцикло-педии.

В 1970 - 1980 гг. появились технологии волнового муль-типлексирования WDM и плотного волнового мультиплексиро-вания DWDM, которые позволили по одному волокну передавать информацию от многих каналов и в 80-150 раз повысить ско-рость передачи. Принцип этих технологий следующий. Сигналы каждого канала передаются с помощью оптических импульсов, имеющих разную длину волны фотонов. Световые импульсы разных каналов, не смешиваясь друг с другом, распространяются по одному волокну. На выходе ВОЛС они выделяются и направ-ляются в "свои" выходные каналы. В 2002 г. были построены коммерческие ВОЛС, в которых по одному волокну одновремен-но распространяется до 150 световых лучей и каждый из них не-сет "свою" информацию. Достигнуты скорости передачи 6 Тбит/с. Это позволяет говорить о наступлении эры терабитных ВОЛС.

В настоящее время высококачественные магистральные волокна изготавливаются из сверхчистого кварца, легированного примесями, которые изменяют показатель преломления. Сверх-высокая прозрачность используемого кварца характеризуется следующим примером: дно самой глубокой Мариинской впадины (около 10000 км) можно было бы увидеть с поверхности океана, если бы прозрачность воды была бы такой же, как у волокна. ВОЛС являются основой современных информационных и теле-коммуникационных систем связи, обеспечивших не только теле-фонную связь, но и передачу данных в компьютерных сетях. Ма-териковые и межконтинентальные ВОЛС являются основой сети Интернет.

В конце 1990-х гг. появились фотонные кристаллы, кото-рые являются новейшим направлением оптоэлектроники. Они представляют собой твердое тело, в котором сформированы мик-роотверстия с диаметром, близким к длине волны света. Распро-странение фотонов в таких кристаллах происходит с наименьши-ми потерями, что позволит в перспективе создавать новые опти-ческие линии связи, которые имеют минимальные искажения и потери. Оптические фотонные кристаллы позволяют изменять направление движения фотонов, что также важно для развития оптической связи.

Крупные города России стали оснащаться волоконно-оптической связью компании Ростелеком. В конце 1990-х гг. для организации связи на железных дорогах был разработан проект магистральной цифровой сети связи нового поколения, не имею-щий аналогов в нашей стране. Телекоммуникационная инфра-структура железных дорог России до строительства ВОЛП представляла медно-кабельную сеть протяженностью около 86 тыс. км, которая не в полной мере удовлетворяла технологиче-ским потребностям. К концу 2001 г. была построена ВОЛС МПС России и компании ТрансТелеком, которая имел важное отрасле-вое и государственное значение. Создана единая магистральная цифровая сеть передачи данных (СПД), которая имеет протяжен-ность более 55 тыс. км и охватывает большую часть территории России. СПД обеспечивает технологические потребности россий-ских железных дорог, а также предоставляет телекоммуникаци-онные услуги другим пользователям связи.

К концу 1990-х гг. в волоконной оптике произошла на-стоящая техническая революция, которая привела к созданию систем связи гигантской пропускной способности: от 2,5 Мбит/с до 6 Тбит/с на одно волокно.

Результатом развития микроэлектроники к новому тыся-челетию стало создание кремниевого чипа с одним миллиардом транзисторов. Научно-технический прогресс неудержимо разви-вается и, вероятно, через 15-20 лет появятся устройства, содер-жащие десятки и сотни триллионов элементов, т.е. столько же, сколько нейронов в коре головного мозга человека.

Развитие современного общества и прогресс микроэлек-троники тесно взаимосвязаны между собой. Потребности "ин-формационного общества" оказывают стимулирующее влияние на развитие высоких технологий. Новейшие микроэлектронные технологии, в свою очередь, формируют дальнейшие запросы общества. Например, развитие многоэлементных фотоприемни-ков на ПЗС и на КМОП фотодиодных элементах, потребовало создания новых полупроводниковых технологий, таких как пре-цизионная литография, многослойный поликремний и т.д. Изо-бретение гетеролазера стимулировало развитие молекулярно-лучевой эпитаксии, благодаря которой были созданы новые при-боры с квантовыми ямами и точками.

Компьютерные технологии и современные средства связи вошли в каждый дом. Сегодня трудно представить даже бытовую технику и автомобили, в которых не используются управляющие микропроцессорные устройства. Так же трудно найти школьника или студента, которые обходятся без персональных компьютеров и мобильных телефонов. Скоро в наши дома войдет и оптическая связь, которая удовлетворит все мультимедийные запросы чело-века - телефонная связь, цифровое телевидение, прием и передача изображений, Интернет, электронная почта и т.д.