98. ВОЛОКОННООПТИЧЕСКИЕ ЛИНИИ СВЯЗИ
      
      В XX веке человечество было свидетелем огромного скачка в развитии 
различных видов связи, особенно телефонии, радио и телевидения. Благодаря им, а 
также благодаря появлению спутниковой космической системы связи современный 
человек получил недоступную прежним поколениям возможность связываться с самыми 
дальними и глухими уголками планеты, видеть, слышать и знать обо всем, что 
происходит в мире. Однако при всех достоинствах традиционных видов связи 
каждому из них присущ и целый ряд недостатков, которые становятся все более 
чувствительными по мере нарастания объемов передаваемой информации. Несмотря на 
новейшие технологии, позволяющие значительно уплотнить передаваемую по кабелю 
информацию, магистральные телефонные линии все равно часто оказываются 
перегруженными. Примерно то же можно сказать о радио и телевидении, в которых 
информационные сигналы переносятся с помощью электромагнитных волн: все 
возрастающее количество телеканалов и радиостанций, вещательных и служебных, 
привело к возникновению взаимных помех, к ситуации, получившей название 
«тесноты в эфире». Это стало одним из толчков к освоению все более 
коротковолновых диапазонов радиоволн. Известно: чем короче используемые для 
вещания волны, тем больше радиостанций без взаимных помех может разместиться в 
данном диапазоне (это легко видеть, вращая настройку радиоприемника: если на 
длинных волнах мы можем поймать всего несколько радиостанций, то на коротких и 
ультракоротких волнах таких радиостанций уже десятки и сотни, они в буквальном 
смысле слова «сидят на каждом миллиметре»). Другой недостаток традиционных 
видов связи состоит в том, что для передачи информации вообще невыгодно 
пользоваться волнами, излучаемыми в свободное пространство. Ведь энергия, 
приходящаяся на какуюто определенную площадь фронта такой волны, убывает по 
мере увеличения фронта волны. Для сферической волны (то есть такой, которая 
распространяется равномерно во все стороны от источника) ослабление обратно 
пропорционально квадрату расстояния от источника волны до приемника. В 
результате, в современной радиотехнике тратятся огромные средства на выделение 
и усиление полезного сигнала. Совсем другая картина была бы в том случае, если 
бы информация посылалась узким направленным пучком или лучом. Потери при этом 
были бы намного меньше. Перечисленные недостатки заставляют предположить, что 
человечество находится на пороге важной революции в системе связи, которая 
приведет к тому, что в XXI веке основным ее видом станет оптоэлектроника, не 
имеющая всех этих недостатков. Ожидается, что уже в первые десятилетия 
наступающего столетия все новые телефонные, телевизионные и вычислительные 
системы будут соединяться волоконнооптическими кабелями с использованием в 
качестве носителя информации лазерного излучения.
      Эра современной оптической связи началась в 1960 году после создания 
первого лазера. Изобретение лазеров вообще породило надежду на быстрое и легкое 
преодоление проблем «эфирной тесноты». В самом деле, использование микронных 
волн видимого света для нужд связи вместо сантиметровых и миллиметровых 
радиоволн создавало возможность почти беспредельно расширить объемы 
передаваемой информации. Например, система связи на гелийнеоновом лазере имеет 
полосу пропускания, в которой можно одновременно разместить около миллиона 
телевизионных каналов. Однако уже первые опыты развеяли радужные иллюзии. 
Выяснилось, что земная атмосфера очень активно поглощает и рассеивает 
оптическое излучение и что лазеры (в том случае, если луч распространяется 
непосредственно через воздух) могут использоваться для нужд связи лишь на очень 
небольшом расстоянии (в среднем — не более чем в 1 км) Все попытки преодолеть 
это затруднение успеха не имели. Так обстояли дела, когда в 1966 году двое 
японских ученых Као и Хокэма предложили использовать для передачи светового 
сигнала длинные стеклянные волокна, подобные тем, которые уже использовались в 
эндоскопии и других областях. Их статья заложила основы волоконнооптической 
связи.
      На чем же основано действие световодов? Из оптики хорошо известно: если 
направить световой луч из более плотной среды в менее плотную (например, из 
воды или стекла в воздух), то значительная часть его отражается обратно от 
границы двух сред. При этом чем меньше угол падения луча, тем большая часть 
светового потока окажется отраженной. Путем эксперимента можно подобрать такой 
пологий угол, при котором отражается весь свет и лишь ничтожная его часть 
попадает из более плотной среды в менее плотную. Свет при этом оказывается 
словно заключенным в плотной среде и распространяется в ней, повторяя все ее 
изгибы. Этот эффект «удержания света» можно наблюдать на примере 
распространения света внутри струи воды, которую он не может покинуть, 
постоянно отражаясь от границы воды и воздуха. Точно так же происходит передача 
светового сигнала по оптическому стеклянному волокну. Войдя внутрь него, 
световой пучок распространяется в различных направлениях. Лучи, идущие под 
малым углом к границе двух сред, полностью отражаются от нее. Таким образом, 
оболочка прочно удерживает их, обеспечивая светонепроницаемый канал для 
передачи сигнала практически со скоростью света.
      В идеальных световодах, изготовленных из абсолютно прозрачного и 
однородного материала, световые волны должны распространяться не ослабевая, но 
практически все реальные световоды более или менее сильно поглощают и 
рассеивают электромагнитные волны изза своей непрозрачности и неоднородности. 
(Поглощение внешне проявляется как нагрев световода; рассеяние — это когда 
часть излучения покидает волокно.) Стекло, которое кажется таким прозрачным в 
окнах, витринах и биноклях, в действительности оказывается далеко не однородным.
 Это легко заметить, взглянув через торец листового стекла. При этом сразу