Historie optických sítí

Historie skleněných vláken sahá ještě před dobu druhé světové války. Tehdy se uznávaný skotský vynálezce televize J. L. Baird (1888-1946) ve dvacátých letech minulého století marně pokoušel přenášet obraz po kabelu. Kabel byl spletený z několika stovek skleněných vláken. Bohužel útlum byl tak velký, že na fotony zanevřel a šel cestou elektronické televize.

Vynález optický vláken a přenosu světla po nich byl tak na nějakou dobu u ledu. Teprve po druhé světové válce vědci zjistili, kde spočívala Bairdova chyba. Jeho chyba spočívala v neschopnosti udržet světlo na vlákně. Aby vlákna dokázala vést světlo na delší vzdálenost, musí být obalena jiným materiálem. Materiál na povlečení optických vláken musí mít menší optický index lomu, aby se do vlákna vpuštěný paprsek v něm odrážel. Nicméně i přes to, že se světlo vláknem pohybovalo delší vzdálenost a vlákna byla vyráběna z nejčistějšího optického skla, docházelo k útlumu. Útlum signálu byl tak velký, že po několika metrech vlivem disperze světla dočista zmizel.

Ke skleněným vláknům se vrátil až Theodor Maimann a to roku 1960, kdy vynalezl laser. Koherentní paprsky laseru s frekvencí 300 THz vpuštěné do optického vlákna nabízeli až desetitisícinásobnou kapacitu přenosu, oproti radioreleovým spojům, které se používali v tehdejších telekomunikacích. Nicméně i přes vynález laseru nebyla optická vlákna na takové úrovni jako dnes a na vzdálenost 20 metrů ztratila 99% světelného signálu.

Příčina, proč se nedaří po optických vláknech vést signál na delší vzdálenost byla odhalena až v roce 1966. Tehdy příčinu odhalil v Londýně pracující čínský vědec Dr. Ing. Charles Kao spolu s G. Hockhamem. Jejich nález publikovali v britském časopisu „Proceedings of the Institution of Electrical Engineers“. Oba vědci zjistili, že ve skle jsou obsažené ionty tzv. přechodových kovů (oxidy mědi, niklu, železa a dalších kovů). Tyto ionty rozptylují signál a díky nim je zvyšován útlum. Celkový útlum optických vláken používaných v té době se pohyboval okolo 1000dB na jeden kilometr.

Díky objevu obou vědců se o tři roky později, na základě této zprávy povedlo sklárně Corning Glass zavedením nové technologie výroby vláken vyrobit takové, které měli menší podíl škodlivých prvků. Výroba z preformy tažených vláken měla tisíckrát menší podíl škodlivých složek a povedlo se snížit útlum pod 5dB na kilometru. Toto byl vůbec první krok k tomu, aby se skleněné vlákna mohli začít používat v širokopásmových telekomunikacích.

Vývoj vláken šel ale ještě o kus dál. Následovalo zmenšení průměru jádra pod 100 µm a tzv. Gradientní vlákna se hodila nejen pro telefonii, ale i pro přenos televizního signálu. Vůbec poprvé byl analogový signál těmito kabely přenášen v roce 1980. Šlo o přenos Olympijských her v Lake Placid. Díky vývoji v Bellových laboratořích, kdy do vláken začali přidávat v plynné fázi oxid germaničitý se podařilo, díky PCM (pulzně kódované modulaci) přenášet po jediném vlákně více než tisíc hovorů současně, aniž by mezi nimi docházelo k rušení. Tehdy se dokonce začali objevovat vlákna, které měli útlum okolo 0,5dB na jeden kilometr.

Další milníky se objevovali až okolo přelomu letopočtu. Největší z nich byl vlnový multiplex (DWDM), který umožňoval po jediném vláknu vysílat více signálu současně, ale na různých vlnových délkách. Dále padaly rekordy rychlosti. Přenosová rychlost šla ke 100Gb/s. V roce 2006 se v Německu čtyřfázovou modulací, v multiplexu 320 signálu s dvojí polarizací na trase 240km podařilo dosáhnout rychlosti 25Tb/s. Současný rekord drží japonská společnost NTT, která na svém kabelu je schopná osousměrně přenášet až 818Tb/s.


Výhody optických vláken

Optická vlákna jsou dnes velmi rozšířená a řada poskytovatelů internetu je přivádí až do domácností. Jaké jsou ale jejich výhody oproti metalickým či radiovým spojům?

Optické kabely

Optické kabely jsou vlákna, které mají přes sebe několik ochranných vrstev a mají nejrůznější využití. Tyto kabely mohou v sobě obsahovat jediné vlákno, dvě, nebo klidně třeba i 96 vláken. Optický kabel je tedy vždy vybaven optickým vláknem, tažným prvkem, výplní a pláštěm kabelu.

Konektory SC, LC a ST

Zakončení optického kabelu je stejně, jako v případě jakýchkoliv jiných datových kabelů ukončeno konektorem. U optických vláken ale hovoříme o optickém konektoru. Dnes nejpoužívanější jsou konektory typu SC, LC a ST. A aby to nebylo tak jednoduché, ještě každý z konektorů má několik typů leštění.

Pigtail

Pigtail je krátký kus optického vlákna v ochranné vrstvě, který je z jedné strany továrně zakončený konektorem a ze strany druhé holým vláknem bez konektoru. Pigtail se používá pro přivaření k distribuční síti, aby byla zakončena konektorem. Díky nim odpadá nutnost zhotovení konektoru a je lehčí cokoliv připojit.