Использование света для передачи информации имеет давнюю историю. Световыми сигналами пользовались еще тогда, когда и не существовало понятия «электрическая связь». В тот период в качестве источников оптического излучения использовали Солнце или костры. Лучи света, моделированные дымом, лопастями семафора или иными приспособлениями, передавались в пределах прямой видимости. Первые примеры использования такой связи относятся ко времени гибели Трои (1269 г. до н.э.). Но и сегодня военно-морской флот использует флажки, светофоры для передачи информации. Более чем 200-летний этап проходил в постепенном усовершенствовании световых линий передачи сигналов на большие расстояния. Так, во Франции около 1794 г. Клод Шапп построил от Парижа до Лилля систему оптического телеграфа из цепи семафорных башен с подвижными сигнальными рейками. Информацию можно было передать по ней на расстояние 230 км в течение 15 мин.
В России в 1795 г. И.П. Кулибин разработал свой семафорный телеграф, использовавший более чем в 40 раз меньшее число знаков. Телеграф Кулибина работал и ночью. В США оптический телеграф соединял Бостон с островом Марта Вайнярд, расположенным недалеко от этого города. Все эти системы устарели лишь с изобретением электрического телеграфа.
Американец Александр Грэхем Белл в 1880 г. изобрел фотофон, в котором речевые сигналы могли передаваться с помощью света. Однако эта идея не нашла практического применения, поскольку погодные условия и видимость слишком отрицательно влияли на качество передачи. Английский физик Джон Тиндаль предложил решение этой проблемы в 1870 г., незадолго до изобретения Белла. Он продемонстрировал, что свет может передаваться в потоке воды. В его эксперименте использовался принцип полного внутреннего отражения, который также применяется в современных волоконных световодах. После экспериментов Белла в области модуляции света и Тиндаля в области управляемой передачи света американец Норманн Р. Френч лишь в 1934 г. получил патент на оптическую телефонную систему, в которой речевые сигналы могут передаваться через сеть оптических кабелей, изготавливаемых из стержней чистого стекла или аналогичного материала с низким коэффициентом затухания на рабочей длине волны.
Современная эра оптической связи началась с изобретением в 1958 г. лазера и последовавшем вскоре, в 1961 г., созданием первых лазеров. По сравнению с оптическим излучением обычных источников лазерное излучение обладает высокой монохроматичностью и когерентностью и имеет очень большую интенсивность. Возможность изготовления лазеров из полупроводниковых материалов получила признание в 1962 г. В это же время были разработаны элементы приемника в виде полупроводниковых фотодиодов. Тогда оставалась нерешенной еще одна проблема — разработка подходящей передающей среды.
В начале ХХ века были проведены теоретические и экспериментальные исследования диэлектрических волноводов, в том числе гибких стеклянных стержней. Вначале рассматривались попытки направления света по полому световоду с помощью сложной системы линз или зеркал. Эти и другие системы передачи сигналов имели уникальные характеристики с точки зрения полосы пропускания и расстояний между ретрансляторами (много гигагерц и десятки километров, затухание порядка 1...1,5 дБ/км), но отличались большой сложностью и высокой стоимостью, что служило серьезным тормозом на пути их массового внедрения. В СССР такие системы использовались для управления с Земли движением лунохода.
Первые в мире коллективные исследования возможности создания широкополосных линий передачи на основе волоконных световодов в СССР начаты в 1957 г., частичные результаты которых опубликованы в 1961 г. (О.Ф. Косминский, В.Н. Кузмичев, А.Г. Власов, А.М. Ермолаев, Д.М. Крупп, Е.Н. Царевский, Ю.В. Попов и др.). В 1958 г. советские специалисты В.В. Варган и Т.И. Вейнберг доказали, что «...светопоглощение стекол обуславливается примесями красящих металлов, вносимыми шихтой, и продуктами разъедания oгнеупоров; экспериментально показано, что светопоглощение идеально чистого стекла очень мало и лежит за пределами чувствительности измерительных приборов».
В 1966 г. к этим же результатам пришли и английские ученые Г. Као и Джордж А. Хокхэм. Они опубликовали статьи о том, что оптические волокна могут использоваться как средства передачи при достижении прозрачности, обеспечивающей затухание менее 20дБ/км. Кроме того, они пришли к выводу, что высокий уровень затухания, присущий первым волокнам (около 1000 дБ/км), связан с присутствующими в стекле примесями. Ими был также указан путь создания пригодных для телекоммуникации волокон, связанный с уменьшением уровня примесей в стекле.
В 1970 г. фирма Корнинг Гласе Уоркс (позднее переименованная в Корнинг Инкорпорэйтид) произвела оптические волокна со ступенчатым профилем показателя преломления и достигла коэффициента затухания менее 20 дБ/км на длине волны 633 нм. Световоды с градиентным профилем показателя преломления в 1972 г. имели затухание 4 дБ/км. В настоящее время в одномодовых световодах достигнут коэффициент затухания 0,2 дБ/км при длине волны 1550 нм. При этом значительно усовершенствована элементная база оптических передатчиков и приемников, увеличена как мощность, так и чувствительность, а также срок службы. Соответствующая кабельная технология в сочетании с разъемными и неразъемными соединениями для оптических волокон сделала возможным успешное внедрение этой новой среды распространения.
Список сокращений
АМ Амплитудная модуляция
ASTM American Society for Testing and Materials (Американское общество тестирования и материалов)
СЕСС Cenelec Electronic Components Committee (Комитет по электронным компонентам)
CENELEC European Committee for Electrotechnical Standardisation (Европейский комитет по стандартизации в области электротехники)
DCF Dispersion Compensating Fiber (волокно с компенсацией дисперсии)
DSF Dispersion Shifted Fiber (одномодовое волокно со смещенной дисперсией)
DWDM Densе Wavelength Division Multiplexing (плотное волновое мультиплексирование)
EDF Erbium-Doped Fiber (волокно, легированное эрбием)
ЕDFА; Amplifier Erbium-Doped Fiber (оптический усилитель с волокном, легированным эрбием)
ЕIА/TIА Electronic Industries Association/Telecommunications Industry Association (Ассоциация электронной промышленности/Ассоциация телекоммуникационной промышленности)
FDDI Fiber Distributed Data Interface (интерфейс передачи данных по волокну)
FRP Fiber Reinforced Plastic (стеклопластик)
GWWOP Ground Wire Wrapped Optical Fiber Cable (оптоволоконный кабель, навиваемый на грозозащитный трос)
IEC International Electrotechnical Commission (Международная электротехническая комиссия, МЭК)
ITU- Т International Telecommunication Union — Telecommunication Standardization Bureau (Международный союз электросвязи — сектор стандартизации телекоммуникаций)
LAN Local Area Network (локальная сеть)
LP-волны Linearly Polarized (линейно-поляризованные волны)
LSFOH Low Smoke And Fume And Zero Halogen (низкодымный, негорючий и безгалогенный)
MCVD Modified Chemical Vароr Deposition (модифицированный метод химического парафазного осаждения)
NA Numerical Aperture (числовая апертура)
NDF Neodim-doped Fiber (волокно, легированное неодимом)
NDFA Neodim-Doped Fiber Amplifier (оптический усилитель с волокном, легированным неодимом)
NZDF Non Zero Dispersion Fiber (одномодовое волокно с ненулевой дисперсией)
NZDSF Non Zero Dispersion Shifted Fiber (одномодовое волокно с ненулевой смещенной дисперсией)
OPGW Optical Fiber Composite Ground Wire (грозозащитный трос с оптоволокном)
OVD Outside Vароr Deposition (метод внешнего парафазного осаждения)
PCVD Plasma Chemical Vароr Deposition (плазменный метод химического парофазного осаждения)
PDH Plesiochronous Digital Hierarchy (плезисинхронная цифровая иерархия)
PMF Polarization Maintaining Fiber (волокно, сохраняющее поляризацию)
РVС Polyvinylchlorid (поливинилхлорид)
SSF Standard Single-Mode Fiber (стандартное одномодовое волокно)
SZ-скрутка Разнонаправленная скрутка
TDM Times Division Multiplexing (мультиплексирование с временным разделением каналов)
TPU Thermoplastic Polyurethane Elastomer (термопластичный полиуретановый эластомер)
VAD Vароr-Phase Axial Deposition (метод осевого парадного осаждения)
VDE Verband Der Elektrotechnik (Союз электротехники)
WDM Wavelength Division Multiplexing (волновое мультиплексирование)
АИП Автономный источник питания
АТМ Режим асинхронной передачи
АЭС Атомная электростанция
БТМСС Блок телемеханики и служебной связи
ВВФ Внешние воздействующие факторы
ВЗП Вторичное защитное покрытие
ВЛ Воздушная линия
ВМ Водопоглощающий материал
ВНИИКП Всероссийский НИИ кабельной промышленности
ВОК Волоконно-оптический кабель
ВОЛП Волоконно-оптические линии передачи
ВОЛС Волоконно-оптические линии связи
ВОСП Волоконно-оптические системы передачи
ВС Волоконный световод
ГЗ Гидрофобный заполнитель
ГЗС Гильза для защиты сростков
ГОСТ Государственный стандарт
ГТС Городская телефонная сеть
ДГЭАПХФ Дегидроабиэтиламинпентахлор-фенол
ДП Дистанционное питание
ЗЭ Заполняющий элемент
ИК Инфракрасный
ИКО Измеритель коэффициента ошибок
ИМПИ Искатель мест понижения изоляции
КДЗС Комплект деталей для защиты сростков
КИП Контрольно-измерительный пункт
КП Пункт контроля
КПД Коэффициент полезного действия
КУ Кабельный участок
ЛД Лазерный диод
ЛКЦ Линейно-кабельный цех
ЛПЭНП Линейный полиэтилен низкой плотности
ЛФД Лавинный фотодиод
ЛЭП Линия электропередачи
МИ Модуляция интенсивности
МОВ Многомодовое оптическое волокно
МСП Многоканальная система передачи
МСЭ-Т Международный союз электросвязи, сектор стандартизации телекоммуникаций
МЭК Международная электротехническая комиссия
НРП Необслуживаемые регенерационные пункты
НС Направляющие системы
НТД Нормативно-техническая документация
НУ Нормальные условия
НУП Необслуживаемый усилительный пункт
ов Оптическое волокно
ок Оптический кабель
окт Опорная кварцевая труба
окУ Объединенный кабельный участок
ом Оптический модуль
оов Одномодовое оптическое волокно
оп Оконечный пункт
ОРП Обслуживаемый регенерационный пункт
ОСТ Отраслевой стандарт
ПА Полиамид
ПБТФ Полибутилентерефталат
ПВХ Поливинилхлорид
ПЗ Приращение затухания
ПЗО Плотная защитная оболочка
ПЗП Первичное защитное покрытие
ПИ Программа испытаний
ПЛ Полупроводниковый лазер
ПМК Передвижная механизированная колонна
ПНД Полиэтилен низкого давления
ПОМ Передающий оптический модуль
ПОРП Полуобслуживаемый регенерационный пункт
ПП Показатель преломления
ППП Профиль показателя преломления
ППР Проект производства работ
ПрОМ Приемный оптический модуль
ПС Профилированный сердечник
ПСС Постанционная служебная связь
ПТР Показатель текучести расплава
ПУ Полиуретан
ПЭ Полиэтилен
ПЭВП Полиэтилен высокой плотности
ПЭНП Полиэтилен низкой плотности
ПЭСП Полиэтилен средней плотности
РД Руководящий документ
РУЭС Районный узел электросвязи
СВМ Синтетический высокопрочный материал
СД Светодиод
СИ Международная система СИ
СИД Светоизлучающий диод
СЛД Суперлюминесцентный диод
СМ Смеситель мод
СМУ Строительно-монтажное управление
СНРП Стоечный необслуживаемый регенерационный пункт
СС Служебная связь
СТМСС Стойка телемеханики и служебной связи
СУС Сетевой узел связи
ТБ Техника безопасности
ТБХО Трибутилхлорид олова
ТД Техническая документация
ТЗО Твердая защитная оболочка
ТКЛР Температурный коэффциент линейного расширения
ТМ Телемеханика
ТСС Технологическая служебная связь
ТУ Технические условия
ТУСМ Технический узел магистральной связи
ТУТ Термоусаживаемая трубка
ТЦМС Территориальный центр магистральной связи
ТЭГ Термоэлектрогенератор
УСС Участок служебной связи
УФИ Ускоренные форсированные испытания
ФД Фотодиод
ФМ Фазовая модуляция
ФЭУ Фотоэлектронный умножитель связи
ЦНТИ Центр научно-технической информации
ЦПС Центр первичных сетей
ЦСЭ Центральный силовой элемент
ЧМ Частотная модуляция
ЭВМ Электронно-вычислительная машина
ЭПУ Установка электропитания
ЭТУС Эксплуатационно-технический узел связи