توضیحات:

مقدمه:

از کجا مرور تاریخی این موضوع را شروع کنیم؟ نور همیشه با ما بوده است. مخابرات با استفاده از نور در اوایل دوران پیشرفت بشری، از زمانی که بشر ابتدا با استفاده از علامت دادن با دست پیام خود را ارسال می کرد، شروع شده است. این خود به طور بدیهی یک نوع مخابرات نوری است و در تاریکی قابل اجرا نمی باشد. در خلال روز، منبع نور برای سیستم مورد مثلا خورشید است. اطلاعات از فرستنده به گیرنده روی پرتو نور خورشید حمل می گردد. نور برحسب حرکات دست تغییر وضعیت داده و یا مدوله می گردد. چشم پیام را آشکار کرده و مغز پردازش لازم را روی آن انجام می دهد. در این سیستم، انتقال اطلاعات کند، میزان اطلاعات قابل انتقال در یک زمان معین محدود و احتمال خطا زیاد است.

سیستم نوری دیگری برای مسیرهای طولانی مفید است. ارسال علائم دودی است. پیام با استفاده از تغییر شکل دود حاصل از آتش ارسال می گردیده است. در این سیستم به طرح و یادگیری یک رمز بین فرستنده و دریافت کننده نیاز می باشد. این سیستم با سیستم های جدید مخابرات دیجیتال که در آن رمزهای پالسی استفاده می شود، قابل قیاس است.

در سال ۱۸۸۰ الکساندر گراهام بل یک سیستم مخابرات نوری به نام فوتوفون را اختراغ کرد. در این سیستم، بل از یک آئینه نازک که توسط صدا به لرزه در می آید استفاده نمود. نور خورشید منعکسه از این آیینه اطلاعات را حمل می کند. در گیرنده، این نور خورشید مدوله شده به سلنیوم هادی نور اصابت می کند و در آن به یک سیگنال الکتریکی تبدیل می شود. این سیگنال الکتریکی در یک تلفن مجدداً به سیگنال صوتی تبدیل می گردد. با وجودی که سیستم فوق نسبتاً خوب کار می کرد هرگز یک موفقیت تجارتی کسب نکرد. ابداع لامپهای ساخته بشر منجر به ساخت سیستمهای مخابراتی ساده مثل چراغ های چشمک زن بین دو کشتی و یا بین کشتی و ساحل، چراغ های راهنمای اتومبیل ها و یا چراغ های راهنمایی گردید. در واقع هرنوع چراغ راهنما در اصل یک سیستم مخابرات نوری است.

تمام سیستم های شرح داده شده فوق دارای ظرفیت اطلاعاتی کمی هستند. یک جهش اساسی که منجر به ایجاد سیستم های مخابرات نوری با ظرفیت زیاد شد کشف لیزر بود که اولین نوع آن در سال ۱۹۶۰ ساخته شد. لیزر یک منبع انتشار نور با عرض باند کم است، قابل استفاده به عنوان حامل اطلاعات را فراهم می آورد. لیزرها قابل قیاس با منابع فرکانس رادیویی مورد استفاده در مخابرات معمولی هستند. سیستمهای مخابرات نوری هدایت نشده (بدون تار) کمی بعد از کشف لیزر توسعه یافتند.

مخابره اطلاعات توسط پرتوهای نوری که در جو سیر می کنند به آسانی انجام گردید. نقاط ضعف عمده این سیستمها عبارتند از: نیاز به یک جو شفاف، نیاز به داشتن دید و مسیر مستقیم به فرستنده و گیرنده و احتمال آسیب رسیدن به چشم بیننده ای که به طور ناآگاهانه ممکن است به پرتو نگاه کند. موارد استفاده اولیه سیستمهای نوری، هرچند محدود، باعث ایجاد علاقه به سیستمهای نوری شد که بتواند پرتو نور را هدایت کند و بر معایب ذکرشده در ارسال هدایت نشده نور غلبه نماید.

به علاوه، پرتو هدایت شده می تواند در گوشه ها (انحراف مسیر) خم شود و خطوط انتقال آن می تواند در زیر زمین کار گذاشته شوند. کارهای اولیه انجام شده روی سیستمهای لیزری جوی اکثر اصول نظری و خیلی از ادوات لازم برای مخابرات نوری را فراهم نموده اند. در خیلی از موارد دیودهای نور گسیل (LED) که به باریکی لیزر هم نیستند مناسب می باشند.

در سالهای ۱۹۶۰ جزء کلیدی در سیستمهای عملی تاری، یعنی یک تار با کارآیی مناسب، وجود نداشت. هرچند که ثابت شده بود نور می تواند توسط یک تار شیشه ای هدایت شود، تارهای شیشه ای موجود بیش از اندازه نور را تضعیف می نمودند. در سال ۱۹۷۰ اولین تار واقعی با افت کم ساخته شد و مخابرات تار نوری عملی گردید. این موضوع درست ۱۰۰ سال پس از آزمایش جان تیندال فیزیکدان انگلیسی بود که به مجمع سلطنتی نشان داد که نور می تواند در طول یک مسیر منحنی به بخار آب هدایت شود. هدایت نور توسط تارهای شیشه ای و توسط بخار آب شواهدی بر یک پدیده واحد هستند (پدیده انعکاس داخلی کلی).