Dispersia Luminii în Fibrele Optice

1.Introducere

Din cele mai vechi timpuri, lumina a fost utilizată ca mijloc de comunicație. Semnalele de fum și focurile aprinse pe înălțimi sunt cele mai cunoscute sisteme. De exemplu, Eschin (525-456 î.Hr.) amintește în celebra sa trilogie, Orestia, cum mesajul despre căderea Troiei a fost transmis din Asia Mică în Argos, pe o distanță de circa 400 km.

Astfel de sisteme optice de comunicații aveau , în raport cu folosirea unor soli care se deplasau pe jos sau călare pentru remiterea mesajelor, atât avantajul vitezei mari de transmisie a informației cât și pe acela că mesajul putea ajunge simultan la mai mulți receptori(de tipul sistemelor de radiodifuziune cu utilizatori multipli de astăzi).Prezentau în schimb inconvenientul că puteau vehicula decât o cantitate mica de informație care însă, adesea, era de o importanță vitală pentru comunitățile umane cărora lise adresau.

Un pas înainte în sosirea capacității de transmitere a informației l-a constituit telegraful optic al lui Claude Chappe,apărut la sfârșitul secolului 18-lea.Era alcătuit dintr-un lanț de semafoare care avea montate în vârful unor stâlpi o serie de brațe mobile articulate, ale căror poziții puteau fi modificate de la sol cu ajutorul sistemului de frânghii și scripeți. Astfel se puteau transmite și texte, fiecărei litere corespunzându-i o anumită poziție a brațelor semaforului. Semafoarele erau situate pe amplasamente pe cât posibil mai înalte (dealuri,coline), pentru a putea fi văzute bine, în linie dreaptă,de la distanțe cât mai mari. Distanța dintre 2 stații era de circa 10-20km, ceea ce permitea observarea directa, cu ajutorul binoclului, a poziției brațelor semaforului din stația precedentă. Se putea realiza o viteză de transmite de 3-4 caractere pe min. Ceea ce asigura transmiterea unui mesaj între Lille și Paris, pe o distanță circa 230km,în aproximativ în jumătate de oră.(1)

Ulterior sa încercat transmiterea unora semnale electrice cu ajutorul luminii. Astfel fotofonul lui Bell(1880)folosea un fascicul de lumină solară,focalizat și modulat în amplitudine de o oglindă fixată pe membrana unui microfon. Spre deosebire însă de telegraful optic nu a fost aplicat în practică.

Cele mai importante inconveniente ale acestor sisteme erau viteza mica de transmitere a informației și faptul că buna lor funcționare era dependentă în mod hotărâtor de condițiile exterioare: zi sau noapte, timp frumos(cu bună vizibilitate) sau timp urât (cu nori, ceață sau ploaie) etc. Absorbția moleculară,difuzia și variația locală a indicelui de refracție al aerului sunt tot atâtea inconveniente care au impus să se utilizeze ghiduri de undă luminoase.

Primele fibre optice realizate din sticlă și a căror funcționalitatea era bazată pe același principiu al reflexiei totale interne au fost utilizate în medicină. Surse de lumina de mare intensitate și mai ales laserul au marcat un progres important. Invenția laserului (1958), sursa de lumina puternică, coerentă și direcțională a creat posibilitatea de a utiliza fibrele optice drept canal de transmisiune în telecomunicații.

Rapida reducere a atenuării (de la 1000dB/km în 1960, la 0,2 dB/km în

(1980) și construirea de surse de lumină (laserul și diodele electroluminisciente) la lungimi de undă, pentru care fibră prezintă un minim de atenuare,au condus la apariția telecomunicațiilor moderne prin fibre optice. Din 1980 cablurile de fibre optice au fost introduse în rețeaua de telecomunicații din Europa. Sunt instalate sute și mii de kilometri de cabluri optice. (1)