В настоящее время оптический кабель считается подлинной панацеей, когда речь заходит о наиболее продвинутой, цивилизованной передаче данных. Причём экспертам в указанной области известны приоритетные аспекты её модернизации в свете создания информационно-цифровых категорий будущего.
И подобные разработки являются свидетельством того, как преодолеваются ограничения в высокоточной технике на протяжении ряда последних лет.
Кто же был прародителем современного оптического кабеля? Как оптоволоконные технологии распространялись за рубежом и на отечественной территории?
История зарождения и совершенствования оптоволоконных технологий за рубежом
Эффект светопередачи на расстояние, применяющийся в современных оптоволоконных схемах, был открыт в лабораторных условиях в позапрошлом столетии. Широкого распространения данный физический принцип тогда не получил из-за отсутствия адекватной технической базы и надлежащих практических возможностей.
Должно было пройти, по крайней мере, полвека, пока в 1934 году американец Норманн Френч официально не запатентовал оптическую телесистему, человеческая речь в которой успешно передавалась при помощи света по шнуру из стержней высокочистого стекла. Это ноу-хау стало настоящим прорывом, однако дальнейшему развитию технологии помешала Вторая мировая война.
Всерьёз вернуться к разработкам удалось в конце пятидесятых. В 1958 году была создана первая лазерная установка, давшая старт эре оптических технологий нового поколения. В 1962 году изобрели фотодиод с полупроводниковым лазером, хорошо известные сегодня в качестве тандема «приёмник-источник» сигнала.
Используя комбинацию специальных линз с зеркалами, научные экспериментаторы взяли под управляемый контроль движение пучка фото-энергии по световоду. В своё время посредством такого супер-продуктивного метода связи из ЦУПа вели луноход по поверхности спутника Земли. Его главным «минусом» признавалась предельно высокая стоимость изготовления для массового потребителя, не оправдывающая затраты.
К тому же тотальному переоснащению коммуникаций ВОЛСом препятствовало затухание сигнала в оптоволокне вследствие существенного фотосопротивления проводника. По этой причине конкуренция с медной магистралью до поры до времени была бесполезна и бессмысленна.
Впрочем, творческий поиск продолжался, и во второй половине шестидесятых учёными была установлена важная закономерность: чем прозрачнее волокно, тем меньше затухание. Так удалось достичь сенсационного результата – 20 dB/km, что давало шанс задействовать кабель с целью скоростной передачи информации на относительно протяжённую дистанцию.
Наконец, в 1970 году фирме Corning Inc. из США посчастливилось наладить серийный выпуск нитей с приемлемым коэффициентом затухания 17 dB/km, а вскоре после этого – 4 dB/km при длине волны 0,85 µm. Это пока были многомодовые изделия, а к 1983 году на промышленных мощностях Corning Inc. постепенно наладили производство одномодовых волокон, рассчитанных на длину волны 1,3 µm. И лишь после того, как в 2018 году концерн Fujikura Ltd разработал принципиально иной образец 3-канального оптоволокна, в японском университете NICT Network System был проведён уникальный опыт, обеспечивший скорость передачи 160 Tb/s на более чем 1 тыс. км.
Таким образом, из-за непреодолимого гашения и задержки сигнала («торможения») многомодовые версии сейчас применяют всё реже, да и то на близких расстояниях.
История отечественной практики
В 1977 году на волокне ГОИ им. Вавилова учёные-кабельщики собрали действующий экземпляр оптического шнура, который в качестве ключевого элемента массовой коммуникации (цветного TV) экспонировался на ежегодной всемирной выставке «Связь-77». Помимо Советского Союза, аналогичное ноу-хау там представили лишь японские инженеры. Начальные разработки обладали показателем затухания 30 dB/km при длине волны 0,85 µm, однако структура кабеля была уже определена.
Значимые достижения по проектированию и производству отечественных оптических кабелей появились в 1979-1980 году. Первые 20 км готового проводникового изделия были выпущены силами Подольского опытного завода ВНИИ кабельной продукции. Его себестоимость была запредельной. Судите сами: цена меди тогда составляла 0,9 руб./кг, фторопласт 40Ш стоил 13,9 руб./кг, а оптоволокно обходилось в 1-3 тыс. руб./ км.
В 1981 году сформировались главные заказчики – союзные министерство связи, МПС, МО. Были созданы модульный кабель и кабель с профилированным сердечником, сконструированы пробные образцы судового кабеля-троса, универсального электрооптического кабеля и др. Причём металлические детали конструкции иногда служили обогревательными элементами. Советские специалисты изобрели и кварцевое оптоволокно, пропускающее ультразвук в высокоскоростных детонаторных шнурах.
В 1981-1985 году разрабатывались серийные варианты кабелей:
- военно-полевого;
- монтажного световодного;
- магистрального, внутризонного, городского;
- интегрированного с поперечно-продольной герметичностью (для ВМФ).
Тогда же наши технологи освоили процесс вытяжки оптоволокна на упомянутом ОЗ ВНИИ КП по лицензии французской корпорации Quartz & silica. Кстати, из 900 км линии «Минск-Ленинград» 700 км представляют собой одномодовый кабель, выпущенный именно ОЗ ВНИИ КП.
В 1987-1989 году возникли филиалы по серийному производству «оптики» для потребностей Минсвязи СССР в:
- Москве («Электропровод»).
- Ленинграде («Севкабель»).
- Ташкенте («Средазкабель»).
- Одессе («Одескабель»).
- Опытном цеху московского конструкторского бюро КП.
Вскоре по заказу НИИ импульсной техники Минсредмаша специально для линии связи полигона на Новой Земле выпустили 6-волоконный кабель длиной 10 km без содержания металло-компонентов.
В 1991-1993 годах зарубежные компании насытили рынок дешёвым товаром достаточно высокого качества. Советской индустрии по производству оптоволокна было суждено погибнуть, не выдержав конкуренции. Как бы то ни было, уже через 15 лет выпуском оптоволоконной товарной продукции были заняты 17 предприятий СНГ, причём 13 из них размещались в РФ. В 2005-м принят ГОСТ «Кабельные изделия. Кабели оптические. ОТУ».
Та производственная инфраструктура и основы технического регламента в данной сфере сохранились до сих пор.
