Стеклянные волоконные световоды
| Жорес Иванович Алфёров | |
| |
| Во время посещения Владимиром Путиным и Герхардом Шредером Научно-образовательного центра Физико-технического института им. А.Ф. Иоффе РАН, 10 апреля 2001 года | |
| Дата рождения: | 1930 |
| Место рождения: | Витебск, Белорусская ССР СССР |
| Гражданство: | СССР, Россия |
|---|---|
| В запросе есть пустое условие. | |
| Научная сфера: | физика полупроводников |
| Альма-матер: | ЛЭТИ |
Стеклянные волоконные световоды — световоды, волноводы, применяемые для целей связи и коммуникаций.
Введение[править | править код]
Получив первый полупроводниковый лазер, начались опыты по передаче информации с помощью лазерного луча. Сначала эксперименты проводились на открытом воздухе, но помехи и затухание сигнала в воздухе мешали осуществить передачу оптического сигнала даже на небольшие расстояния. Для устранения влияния внешней среды передачу оптического сигнала стали осуществлять в кварцевом световоде.
Создание лазеров[править | править код]
Создание твёрдотельных полупроводниковых лазеров, было одним из направлений работ Алфёрова. Освоение массового производства твёрдотельных полупроводниковых лазеров привело к появлению ряда новых направлений науки и техники. Одним из таких направлений стала волоконная оптика, использующая для передачи излучения оптические световоды (например, на базе волокон чистого кварцевого стекла) с низкими оптическими потерями. Наиболее важной и быстро развивающейся в настоящее время областью применения волоконной оптики является волоконно-оптическая связь.[1]
Разработка стеклянных волоконных световодов с низкими оптическими потерями была связана с потребностью в создании удобной проводящей среды для систем оптической связи.
История[править | править код]
В начале века после успешных опытов А.С. Попова начала бурно развиваться радиосвязь. Динамика развития шла по пути освоения все более коротких радиоволн, так как это позволяло передавать больший объем информации. Передача сигналов в оптической среде с её широким диапазоном практически не использовалась для целей связи. Это было обусловлено главным образом тем, что в тот момент не существовало доступных монохроматических источников излучений.
После создания лазеров началась разработка линий связи в оптическом диапазоне. К этому времени уже имелась начальная элементарная база, а принципиальная методика исследований была уже апробирована в радиодиапазоне. Первые опыты по передаче информации с помощью лазерного луча через атмосферу показали, что в силу метеорологических условий она не является подходящей средой для передачи света на значительные расстояния. Использование отражающих оболочек световода изолировало проходящее по нему излучение от влияния нестабильной атмосферы, однако делало передающие линии технологически сложными и дорогостоящими.
Создание волоконных световодов[править | править код]
Стеклянные волоконные световоды были известны до изобретения лазеров, но так как они имели очень большое затухание, применение их для целей связи не считалось перспективным. После того как в 1966 году исследователями Као и Хокхэмом было открыто, что большое затухание в стеклянных световодах обусловлено не фундаментальными свойствами самого стекла, а наличием в нем примесей, стало понятно, что в оптическом диапазоне стекло может иметь затухание менее 20 дБ/км. Эта работа явилась мощным толчком для разработки стеклянных волоконных световодов с низким затуханием. Так, в 1970 году фирмой «Корнинг глас» (США) были изготовлены стеклянные волоконные световоды с потерями в видимой области спектра менее 20 дБ/км. Одновременно Ж.И. Алферовым и сотрудниками его лаборатории была получена непрерывная генерация излучения при комнатной температуре полупроводникового лазера изготовленного на основе двойной гетероструктуры GaAlAs. Эти два достижения и явились основой для развитии волоконно-оптической связи. Спустя немногим более пяти лет, в Советском Союзе были разработаны волоконные световоды на основе кварцевого стекла с предельно низкими потерями порядка нескольких десятых долей дБ/км (~10-6см-1) в ближней ИК области спектра. Это в свою очередь стимулировало интенсивные исследования и разработку других элементов систем оптической связи — полупроводниковых лазеров с большим сроком службы (например, более 10000 часов), фотодетекторов, элементов интегральной оптики и т.п. В итоге возникла и бурно развивается направление волоконно-оптической связи. (Академик Е.М. Дианов), [2]