Mye av Internett beveger seg innenfor svært tynne glasstråder. Hver melding som sendes på WhatsApp, hver TV-serie som sees i streaming og hver videosamtale med en person på den andre siden av kloden genererer data som ofte reiser tusenvis av kilometer i form av lyspulser. Det er takket være optisk fiber at nettverket er i stand til å transportere enorme mengder informasjon på få øyeblikk, noe som gjør mange av de digitale aktivitetene som tas for gitt i dag.
Likevel er historien til denne teknologien mye eldre enn nettet og til og med moderne datamaskiner. Dens opprinnelse går tilbake til det nittende århundre og er et resultat av nesten to århundrer med vitenskapelige oppdagelser, ingeniørintuisjoner og fremskritt innen prosessering av materialer. Fra en enkel laboratoriedemonstrasjon til en av de viktigste infrastrukturene i den digitale tidsalderen, her er hvordan fiberoptikk har endret måten verden kobles på.
Fra de første optiske demonstrasjonene til ideen om å lede lys
Det teoretiske grunnlaget for optisk fiber oppstår i første halvdel av 1800-tallet. I 1841 den sveitsiske fysikeren Daniel Colladon viste hvordan en lysstråle kunne følge banen til en vannstråle takket være fenomenet total indre refleksjon. Kort tid etter kom den franske fysikeren Jacques Babinet bidratt til å spre prinsippet ytterligere.
Demonstrasjonen var enkel, men revolusjonerende: den viste at lys kunne ledes langs en definert bane i stedet for å forplante seg fritt i rommet.
Det samme fysiske prinsippet som ble brukt under disse eksperimentene er fortsatt grunnlaget for funksjonen til optiske fibre i dag. På den tiden var det imidlertid ingen som forestilte seg at den nysgjerrige demonstrasjonen skulle legge grunnlaget for en av de viktigste nyvinningene innen moderne telekommunikasjon.
Fra medisin til de første optiske fibrene
I flere tiår forble muligheten for å lede lys først og fremst et tema av vitenskapelig interesse. Det var bare inne Det tjuende århundre at de første praktiske søknadene begynte å dukke opp.
På 1950-tallet utviklet flere forskere bunter av gjennomsiktige fibre som var i stand til å bære bilder. Denne teknologien ble raskt brukt i det medisinske feltet, noe som muliggjorde etableringen av den første fleksible endoskoperverktøy som tillot oss å observere innsiden av menneskekroppen på en mindre invasiv måte enn teknikkene som var tilgjengelige frem til den tiden.
Til tross for disse fremskrittene var fiberoptikk fortsatt langt fra å bli en telekommunikasjonsløsning. Faktisk spredte de tilgjengelige fibrene mye av det transmitterte lyset, noe som gjorde det umulig å sende signaler over lange avstander.
Charles Kaos intuisjon som endret telekommunikasjonen
Vendepunktet kom inn 1966 takket være arbeidet til ingeniøren og fysikeren Charles Kao sammen med min kollega George Hockham.
På den tiden mente mange eksperter at høye signaltap var en uunngåelig begrensning av glass. Kao kom i stedet til en annen konklusjon: problemet var ikke prinsippet til den optiske fiberen, men urenhetene som var tilstede i materialene som ble brukt til å produsere den.
I sin studie demonstrerte Kao at ved å bruke ekstremt rent glass ville det være mulig å drastisk redusere dempningen av lys og transformere den optiske fiberen til et medium som er egnet for overføring av informasjon.
Kao estimerte også at det var nødvendig å gjøre optisk fiber virkelig konkurransedyktig redusere dempningen til mindre enn 20 desibel per kilometeret mål som virket ekstremt vanskelig å oppnå på den tiden.
Intuisjonen viste seg å være riktig og banet vei for en ny æra innen telekommunikasjon. For dette bidraget mottok Charles Kao Nobelprisen i fysikk i 2009 og er i dag husket som «far til optisk fiber».
Fødselen av moderne fiberoptikk
Praktisk bekreftelse av Kaos teorier kom inn 1970når en gruppe forskere fra det amerikanske selskapet Corningsammensatt av Robert Maurer, Donald Keck Og Peter Schultzklarte å lage en optisk fiber med et dempningsnivå lavt nok til å gjøre det brukbart i kommunikasjonsnettverk.
Den nye fiberen utviklet av Corning oppnådde en dempning på ca 17 desibel per kilometeroverskrider terskelen angitt av Kao og demonstrerer gjennomførbarheten av langdistanse optisk kommunikasjon.
I de påfølgende tiårene ble produksjonsteknikkene ytterligere forbedret og introduksjonen av halvlederlasere gjorde det mulig å overføre stadig større datamengder. Det som inntil noen år tidligere virket som et teoretisk mål var i ferd med å bli en industriell realitet.
Fra telefonnett til forbindelser mellom kontinenter
Mellom 1970- og 1980-tallet begynte fiberoptikk å spre seg i telekommunikasjonsinfrastrukturene i en rekke land.
Fordelene sammenlignet med kobberkabler var åpenbare: større overføringskapasitet, mindre følsomhet for elektromagnetisk interferens og muligheten for å dekke lengre avstander uten å forringe signalet.
Et av de viktigste øyeblikkene i historien kom inn 1988 med idriftsettelse av TAT-8den første transatlantiske fiberoptiske kabelen. Systemet koblet sammen Nord-Amerika og Europa og kunne håndtere opptil 40 000 samtidige telefonsamtaleren enorm kapasitet for tiden og betydelig høyere enn tidligere transoceaniske forbindelser.
Fra det øyeblikket ble optisk fiber gradvis den nye standarden for langdistansekommunikasjon.
De undersjøiske kablene som holder planeten tilkoblet
Når man tenker på Internett, blir satellitter ofte ansett som det primære middelet for global kommunikasjon. I virkeligheten går det meste av verdens datatrafikk gjennom et gigantisk nettverk av sjøkabler fiberoptikk lagt på havbunnen.
Disse infrastrukturene forbinder kontinenter, nasjoner og store datasentre gjennom hundretusenvis av kilometer med forbindelser. Lyspulser strømmer inne i dem og bærer informasjon i svært høye hastigheter.
Sjøkabler representerer i dag en strategisk komponent i den digitale økonomien. Tjenester som strømmeplattformer, sosiale nettverk, cloud computing, videokonferanser og kunstig intelligens-systemer er direkte avhengig av deres evne til å overføre enorme mengder data på svært kort tid.
Hvordan fiberoptikk endret moderne kommunikasjon
I dag er optisk fiber grunnlaget for moderne digital kommunikasjon. Nesten all informasjon som overføres på nettet går gjennom optiske nettverk som krysser byer, land og hav. Utbredelsen har gjort stadig raskere Internett-tilkoblinger og avanserte digitale tjenester mulig.
Det som på 1800-tallet var lite mer enn en fysisk demonstrasjon har blitt det usynlige grunnlaget for global kommunikasjon. Bak utallige daglige digitale aktiviteter ligger en lang historie med vitenskapelig forskning, teknologisk innovasjon og intuisjoner som har forvandlet en tynn glasstråd til en av de viktigste oppfinnelsene i den digitale tidsalderen.
