1970 m. rudenį amerikiečių stiklo kompanija Corning galėjo pasigirti, jog jiems pavyko padaryti tai, ką visi laikė neįmanomu dalyku. Iš kvarcinio stiklo jie pagamino skaidulą, kuri buvo tokia skaidri šviesai, kad ją buvo galima naudoti duomenų perdavimui dideliu nuotoliu. Tatai ir ta aplinkybė, jog beveik tuo pat metu pavyko sukurti sparčius ir galingus puslaidininkinius lazerius, veikiančius kambario temperatūroje, tapo tikros telekomunikacijų srities revoliucijos pagrindu.

   Mintis leisti šviesą stiklo ar kitos skaidrios medžiagos skaidula yra nenauja. Dar 1841 m. šveicaras Danielis Colladonas pademonstravo, jog šviesą puikiai praleidžia žemyn nukrypusios vandens čiurkšlės; šis reiškinys greitai tapo toks populiarus, kad jį rodydavo vos ne kiekviename madingame salone. 1853 m. tokį eksperimentą Paryžiaus opera panaudojo savajame „Fausto“ pastatyme – scenoje atsirado įspūdingas, šviesa trykštantis fontanas.

   To dar negana. 1881 m. amerikiečių išradėjas Williamas Whelleris užpatentavo būdą, kaip stiklo vamzdžiais paskirstyti po visus namo kambarius rūsyje stovinčios elektros lanko lempos šviesą. Kitaip sakant, tai centrinio apšvietimo sistema.

   1926 m. televizijos išradėjas Johnas Logie Bairdas užpatentavo būdą, leidžiantį stiklo skaidulų pyne perduoti vaizdus. Šeštajame dešimtmetyje šį principą iš naujo išrado Haroldas Hopkinsas, sukūręs pirmąjį medicinoje naudojamą endoskopą – lanksčią stiklo skaidulų pynę, leidžiančią gydytojui pažvelgti į žmogaus kūno vidų.

   Bet apie tai, kad stiklo skaidula būtų galima perduoti telefono pokalbį, tuomet niekas nebuvo pagalvojęs.

   Susidomėjimas optiniu ryšiu atsirado tuomet, kai septintajame dešimtmetyje buvo kuriami pirmieji lazeriai. Tuo metu manyta, jog stiklas yra nepakankamai skaidrus. „Gal jo skaidrumo pakanka pusės metro ilgio endoskopui, bet tik ne kelių kilometrų ilgio ryšio linijoms“, – taip bent jau tvirtino didžiausias šios srities autoritetas pasaulyje – Bell’o laboratorijos Amerikoje. Čia optiniam ryšiui buvo bandomi tuščiaviduriai bangolaidžiai ir buvo manoma, jog ši sistema jau praktiškai yra baigiama kurti.

   Nepaisant to, ir jiems teko pripažinti, kad stiklas turi keletą potencialių pranašumų. Labai plonoje stiklo skaiduloje, apvilktoje medžiaga su mažesniu lūžio rodikliu, šviesa būdavo pagaunama dėl visiško vidaus atspindžio reiškinio. O jei tokia šerdis būtų labai plona, vos kelių mikronų skersmens, tokia sudėtinė skaidula galėtų tapti vienmodžiu šviesolaidžiu. Signalas galėtų ja sklisti nė kiek neišplisdamas. Bet viskas galiausiai atsiremdavo į didelį šviesos slopinimą stikle.

   Kinijoje gimęs mokslininkas Charles Kao 1966 m. ruošė savo daktaro disertaciją. Tuo metu geriausių stiklo skaidulų slopinimas siekė net 1000 dB kilometrui, bet medžiagų specialistai jam sakė, kad visus šiuos šviesos nuostolius sąlygoja vien stikle esančios priemaišos. Teorinę šviesos pralaidumo ribą sąlygojo šviesos sklaida ir jos sugertis, o šie procesai negalėjo duoti didesnio nei 1 dB/km slopinimo. Todėl tereikėjo išmokti pagaminti švaresnį ir skaidresnį stiklą – ir skaidulos pasidarytų labai įdomios. Savo disertacijoje Kao įrašė, kad tam reikalingos stiklo skaidulos, kurių slopinimas yra mažesnis nei 20 dB/km.

   Kao disertacija sukėlė nemažą susidomėjimą, kurią apsigynęs jis iškeliavo į pasaulinį turnė, visur pasakodamas apie skaidulinės optikos šviesias perspektyvas.

   Šituo susidomėjo ir amerikiečių kompanija Corning, anksčiau pagarsėjusi savo išrastu ugniai atspariu Pyrex stiklu. Problema buvo ta, kad švaraus kvarcinio stiklo minkštėjimo temperatūra buvo ženkliai aukštesnė negu įprastinio stiklo temperatūra, o jo lūžio rodiklis buvo mažesnis. Norint gauti veikiančią skaidulą, jos šerdį reikėjo pagaminti iš stiklo su didesniu lūžio rodikliu. Ar nebūtų galima kuo nors kvarcą legiruoti? Galbūt titanu?

   Šitaip 1970 m. vasarą Corning mokslininkai Maureris, Keckas, Schultzas ir Zimaras pagamino skaidulas, kurių slopinimas tebuvo vos 17 dB/km. Dar po poros metų jie legiravo šerdį germaniu ir gavo 4 dB/km nuostolius. Galų gale stiklo skaidula tapo skaidri, o Bell’o laboratorijos turėjo uždaryti savo tuščiavidurių šviesolaidžių projektą.

   Sparčių ir pigių puslaidininkinių lazerių sukūrimo dėka skaidulinė optika padarė didžiausią perversmą ryšių technikoje nuo pat radijo bangų atradimo. 1986 m. pirmasis šviesolaidinis optinis kabelis nutiestas Lamanšo kanalo dugnu, o 1988 m. – per Atlantą. 1987 m. buvo sukurtas šviesos signalų stiprinimo erbiu legiruotoje skaiduloje būdas.

   Tiesa, teko išspręsti ir krūvą kitokių problemų, pavyzdžiui, susijusių su skaidulinių optinių linijų instaliavimu ir priežiūra. Kaip sutaisyti nutrūkusį optinį kabelį? Laboratorijoje viskas sekėsi puikiai, bet reikėjo sukurti ir tokius metodus, kurie tiktų lauko sąlygomis, kada tenka dirbti purve, lyjant ar sningant ant galvos. Bet ir tai pavyko padaryti.

   Nuo devintojo dešimtmečio optiniai kabeliai jau tiesiami išilgai automagistralių ir geležinkelių. Optiniai tinklai sujungė tarpusavyje visas telefono stotis ir mobiliojo ryšio siųstuvus. Naujos technologijos, tokios kaip bangos ilgių sutankinimas, leis optinėmis linijomis perduoti dar 50-100 kartų daugiau informacijos nei lig šiol. Tokiomis linijomis sklindantys duomenų srautai viršys 1 terabitą per sekundę. O pats šviesos slopinimas skaiduloje šiandien tėra 0,2 dB/km. Yra atrasta medžiaga, turinti dar mažesnį slopinimą, – fluorido stiklas, bet ji bijo vandens.

   Optinių tinklų plėtrą šiandien riboja kabelių instaliavimui reikalingos darbo sąnaudos. Tik dėl to skaiduliniai kabeliai dar nepasiekė pačių vartotojų. Bet tai neturėtų trukti labai ilgai – daugių daugiausia penkerius metus. Silicio Slėnio viduryje, įsikūrusiame Palo Alto mieste, jau dabar yra bandoma FTTH (Fiber To The Home – skaidula iki namų) sistema. Šviesolaidžiai pasieks kelis tūkstančius namų. Kai Lietuvoje mažiau plepės apie informacinę visuomenę, o pradės kažką iš tikrųjų veikti, gal jų pernešami signalai nušvies ir mūsų buitį.

   A.K.