Свет по шнурку. Оптоволокно – что такое, как работает и зачем нужно
Повсеместное распространение оптоволокна стало новым шагом развития цифровых сетей. Как удалось передать свет по проводам, и почему именно свет?
Повсеместное распространение оптоволокна стало новым шагом развития цифровых сетей. Как удалось передать свет по проводам, и почему именно свет?
Ethernet появился на свет в далеком 1973 году, когда скорость передачи данных в компьютерных сетях достигала максимальной отметки в2,94 Мбит/с. Сейчас это кажется смешным, но тогда хватало. Сайты были маленькими, контент – легким, клиенты локальными, а кабели – витыми.
Сейчас витой парой разводится разве что пресловутая «последняя миля», да и то она все чаще уступает место оптической линии GPON, оставив меди только «последний метр» – Ethernet-кабель от роутера до компьютера.
Почему сеть выбрала «светлую сторону»?
Да будет свет!
Чем же была плоха старая добрая медная жила? Медный провод исправно передавал информацию, начиная с первого телеграфного кабеля, и вдруг стал не мил. Что случилось?
Интенсивное развитие технологий приводит к тому, что однажды они упираются в физический предел. Последовательное развитие на этом прекращается, и нужен качественный скачок. Об это поломался, например,знаменитый Закон Мура: «Количество транзисторов, размещаемых на кристалле интегральной схемы, удваивается каждые 24 месяца». Когда размер транзистора становится сравним с размером атома, приходится придумывать что-то еще. То же самое случилось и с передачей информации по проводам.
Дело в том, что скорость передачи информации зависит от частоты несущей электромагнитной волны. Чем выше частота несущей, тем больше скорость передачи. Если нужно больше мегабит в секунду – изволь поднимать частоту. Несущая частота Ethernet десятки и сотни мегагерц, WiFi, Bluetooth – несколько гигагерц. И вот тут мы подходим к физическому пределу: полупроводниковая электроника имеет потолок рабочих частот, связанный с предельной скоростью переключения pn-перехода транзистора. Самый быстрый полупроводниковый транзистор работает на частоте около 1ТГц, но для этого его нужно охладить почти до кельвиновского нуля. В общем, в практическом применении выше гигагерцового диапазона не прыгнуть. И тут случился качественный скачок, и обеспечил его лазер.
Световой шнурок джедая
Первый же газовый лазер показал теоретическую возможность создания когерентного источника электромагнитных волн световой частоты. Частоты ближнего инфракрасного диапазона – сотни ТГц, частота несущей выше «меднопроводной» на 4или 5 порядков, соответственно возрастает и теоретическая скорость передачи информации. Осталось как-то передать свет от лазера на приемник, когда они не находятся в прямой видимости в вакууме. И тут на помощь снова приходит физика – точнее, эффект полного внутреннего отражения (ПВО).