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  • 初期の光ファイバー システムの伝送容量は 45 メガビット/秒でしたが、2000 年代初頭には 40 ギガビット/秒に達し、ほぼ 1,000 倍になりました。

  • レーザーの寿命は最初は数分、次に数時間、さらに数日と改善されました。1970 年代後半までに、半導体レーザーは室温で 100 万時間以上持続しました。

  • ガラスをそのように透明にできるかどうか、またガラスの透明度の基本的な限界が何であるかは、誰も本当には知りませんでした。英国標準電話研究所の研究員であり、初期の光ファイバーの提唱者であったチャールズ・カオは、この問題を研究し、ガラスをそのように透明にできない根本的な理由はないと考えました。1969 年、カオは純粋な二酸化ケイ素から作られ、損失が 1 キロメートルあたりわずか 5 デシベルの溶融シリカガラスを製造しました。 

    カオの実験により、超透明ガラス繊維が実現可能であることが示され、それを製造する競争が始まりました。1970 年までに、ガラス製造業者であるコーニングの研究者は、減衰が 1 キロメートルあたりわずか 16 デシベルで、目標の 20 デシベルを下回る、添加チタン溶融シリカガラス繊維の製造に成功しました。2 年後には、減衰はさらに低減され、1 キロメートルあたり 4 デシベルになりました。初期の繊維は脆すぎて実用的ではありませんでしたが、コーニングの研究者は、ガラスにチタンの代わりにゲルマニウムを添加することで、実際に使用できるほど柔軟に繊維を製造できることを発見しました。

  • コヒーレント光源が利用可能になると、研究者たちはそれを通信に利用する方法について検討し始めました。1966 年までに、サイエンティフィック アメリカン誌は、「レーザーを通信に利用するための適応化の問題に取り組んでいる物理学者やエンジニアの数は、おそらく他のどの単一の [レーザー] プロジェクトよりも多くなっています」と報告しました。当初は、レーザーを単に大気中に誘導できればよいと期待されていましたが、すぐに実現不可能であることが判明しました。高出力のレーザー ビームでさえ、霧や雨によって妨害されるからです (ただし、一部のエンジニアは、雲よりも高い高度の気球にレーザーを搭載して使用することを提案しました)。効果的な通信システムとなるには、レーザー ビームでさえ、何らかのパイプを通過する必要があるように思われました。ミラー、従来のレンズ、ガス レンズ (異なる温度の空気がレンズの役割を果たす) を使用した初期の実験が試みられましたが、これも困難であることが判明しました。温度の小さな変動によってビームがコースから外れ、対処が非常に困難であることが判明した問題でした。

    研究者たちは最終的に、光の輸送媒体としてガラス繊維に目を向けましたが、これは何よりも切羽詰まった思いからでした。当時、最高のガラス繊維でも、20 メートルで光の強度は 20 デシベル低下し、99% 低下しました。1 キロメートルを超えると、信号は元の強度の 1/10^100 に低下します。つまり、99.9999.. (90 個の「9」がさらに 99 個) ..99% 低下します。実用的な通信システムを作るには、損失を 1 キロメートルで 20 デシベルに抑える必要があります。これには、これまで生産されたものよりも天文学的に透明なガラスが必要でした。ほとんどのエンジニアにとって、これは達成不可能に思えました。

  • 19世紀後半の発明以来、無線技術は徐々に電磁スペクトルの上方へと進み、ますます短い波長を活用してきた。1920年代の数十メートルの電波から、1930年代には数メートル、1940年代には数センチメートルへと。1950年代には、AT&Tが米国全土にデータを送信するマイクロ波中継システムを構築しており、これは約7センチメートルの波長を使用しており、通信の次の進歩はさらに短いミリ波を使用することになると予想されていた。ミリ波は空気中の水滴によって遮られるため、導波管と呼ばれる中空のチューブ内でこれらの波を遮蔽することが計画された。

    電磁信号の波長が短く、周波数が高いほど、より多くのデータを送信できます。このため、可視光は通信媒体として魅力的です。可視光の波長は 400 ~ 700 ナノメートルの範囲で、マイクロ波の約 100,000 分の 1 です。

    しかし、電磁信号を効果的に伝送するには、コヒーレント波、つまり同じ周波数で同じ位相の波を生成する必要があります。このような「純粋な」信号は搬送波として使用でき、その後変調されてデータを搬送します。電子発振器を使用してコヒーレント波を生成する無線システムは 20 世紀初頭から使用されていましたが、1950 年代にはそのようなコヒーレント光源はありませんでした。白熱電球などの既存の光源は「汚れ」ており、さまざまな波長の光を生成します。1951 年、ベル研究所は光通信方法の使用を検討しましたが、コヒーレント光源がなければミリ波システムよりも劣ると結論付けました。

  • ガラス繊維が画像伝送に初めて使用されたのは、20 世紀初頭です。当時、医師が患者の胃の中を観察する良い方法はありませんでした。初期の胃カメラは真っ直ぐで硬く、患者の喉に挿入しようとすると悲惨な結果になることがよくありました (ある医師は、胃カメラは「外科医の装備の中で最も致命的な器具の 1 つ」だと述べました)。これらの初期の装置は、後に 30 度まで曲げられるように改良されましたが、それでもまだうまく機能せず、患者にとって非常に不快なものでした。必要なのは、光を伝送できる柔軟なチューブでした。1930 年、医学生のハインリッヒ ラムは、ガラス繊維の束を使用して最初の柔軟な胃カメラを作成しました。しかし、その後まもなく、ラムはヒトラーの台頭から逃れるためにドイツから逃亡し、自分のアイデアをさらに発展させることはありませんでした。 1952年、物理学者ハロルド・ホプキンスは、ガラス繊維の束で作った独自の胃カメラを独自に開発し、それを通して「GLAS」の文字を観察することに成功しました。

    ラムとホプキンの胃カメラの問題点は、ファイバー同士が接触すると光が漏れ、伝送される画像が損なわれることだった。ファイバーを反射材でコーティングしても問題は解決しなかった。反射面は少量の光を吸収し、十分な反射を繰り返すとほぼすべての光が吸収されてしまうからである。しかし 1950 年代初頭、潜水艦用のフレキシブル潜望鏡の開発に取り組んでいた研究者のブライアン・オブライエン氏とアブラハム・ヴァン・ヒール氏は、全反射を維持するために屈折率の低い別の透明素材で被覆したガラスファイバーを使用するというアイデアを思いついた。1957 年までに、被覆ガラスファイバーで作られたフレキシブル胃カメラは特許を取得して実用化され、1960 年代後半までには光ファイバー胃カメラが市場をほぼ完全に席巻した。

  • ガラス繊維は紀元前 1600 年頃にエジプト人によって作られ、1870 年代には絹よりも細いガラス繊維の糸を織って衣服に使うことが可能になりました。これらの繊維は非常にもろいものでした。しかし 1887 年、物理学者のチャールズ ボーイズはガラス棒を加熱し、溶けた端をクロスボウの矢に取り付けて発射することで、非常に強い長いガラス繊維を作りました。

  • 光が透明な物質の軌道に沿って進むことができるという事実は、少なくとも 19 世紀半ばから知られていました。1841 年、スイスのダニエル コラドン教授は、流体の流れのデモンストレーションの一環として、水を噴射して光を導き、光が水の軌道に沿って進むことを発見しました。同じ頃、フランスの光学専門家ジャック バビネは、湾曲したガラス棒で同じ効果を実証しました。1850 年代までに、パリ オペラ座は特殊効果にコラドンの光を曲げるトリックを使用し、1880 年代には、この効果は大きな光る噴水のデザインに使用されました。

    これらのデモンストレーションで作用していた現象は、全反射と呼ばれるものです。光が、ある透明な素材から屈折率の異なる別の素材に斜めに通過すると(つまり、光は素材内で異なる速度で移動します)、その経路は曲げられます。しかし、屈折率の差が十分に大きく、光の角度が十分に浅い場合、光は曲がるのではなく、表面で反射され、素材内にとどまります。全反射は、屈折率の高いダイヤモンドが適切にカットされると輝く理由です。

  • 光ファイバーは、光のパルスを介して送信される情報を運ぶ、非常に透明なガラスの糸の束です。光ファイバー ケーブルはインターネット インフラストラクチャの重要な部分となり、国をまたぐ大規模な「バックボーン」データ ライン、高速インターネット アクセスのための家庭や企業への接続、大陸から大陸へデータを運ぶ海底ケーブルで使用されています。光ファイバー ケーブルは、データ センター内のコンピューターも接続しており、非常に大容量の光ファイバー ラインにより、AI モデルの高度に分散されたトレーニング実行が可能になり、AI エネルギーのボトルネックを(ある程度) 回避できる可能性があります。

  • ローマのコインが発見された場所: 地中海と黒海周辺、および北ヨーロッパ。ローマ人はジブラルタル海峡がなかったらイングランドに到達できなかったでしょうし、北フランスに艦隊を建設することもなかったでしょう。彼らは地中海の艦隊を使用しました。しかし、エジプトを通じてインドと貿易を行っていたため、そこでローマのコインが発見されました。

    (文明を生み出した海の死 – トマス・プエーヨ著から)