Бегущие огни
Информация путешествует на большие расстояния по проводам, но не металлическим, а стеклянным. «Цифровой океан» посетил лабораторию МФТИ, где создают новые технологии, чтобы втиснуть гигабайты и терабайты информации в хрупкую нить толщиной меньше миллиметра
Если вы когда-нибудь играли с зеркалами, пуская солнечные зайчики, то вам знаком базовый принцип работы современного интернета. Информация путешествует в нем на дальние расстояния именно так, в виде импульсов света. Такой подход был известен с глубокой древности. Многие народы передавали сигналы в виде столбов дыма или костров, а первый оптический телеграф, 200-километровая линия семафоров, заработал на несколько десятилетий раньше электрического. Так устроена связь и сегодня.
Путь от роутера или базовой станции до компьютера остается «медным» или беспроводным, но дальше, за пределами этой «последней мили», в дело вступают оптические сигналы. Сигнал от компьютера приходит к роутеру в виде электрических импульсов (по проводам) или электромагнитных волн, которые улавливает антенна. Дальше его нужно преобразовать в оптический. Самый удобный и распространенный способ сделать это — использовать полупроводниковый лазер, который создает световые импульсы и отправляет их в путешествие по дороге, вымощенной стеклом.
Тоньше — значит дальше
Оптоволокно состоит из стеклянной сердцевины и стеклянной же оболочки. Если для оболочки использовать сорт стекла с меньшим показателем преломления, то свет, запущенный в сердцевину, отражается от оболочки и не может покинуть тонкий канал. Это явление называют полным внутренним отражением. Оно позволяет импульсам пробегать на очень большие расстояния, не рассеиваясь по пути. Эта дистанция тем больше, чем тоньше сердцевина оптоволокна.
Ее диаметр может составлять всего 9 мкм, на порядок меньше человеческого волоса, и траектория светового сигнала в нем лишь одна, в точности вдоль оси. Возможная траектория света называется модой, поэтому волокно с такой тонкой сердцевиной — одномодовое. Свет может проходить по нему десятки километров практически не затухая. При передаче данных на большие расстояния альтернатив такому оптоволокну просто нет. Однако излучение должно входить в него строго по оси, поэтому в качестве излучателя обязательно нужен лазер.