История лазера. Научное издание

В 1790 г. французский инженер, Клод Шапп, изобрел семафоры (оптический телеграф), располагаемые на башнях, установленных в пределах видимости одна от другой, что позволяло посылать сообщения от одной башни к другой. В 1880 г. Александр Грэхем Белл (18471922) получил патент на фотофон устройство, в котором использовался отраженный солнечный свет для передачи звука к приемнику. Отраженный свет модулировался по интенсивности путем колебаний отражающей мембраны, помещенной в конце трубки, в которую Белл говорил. Свет проходил расстояние около 200 м и попадал на селеновую ячейку (фотоприемник), связанную с телефоном. Хотя Белл рассматривал фотофон как наиболее важное свое изобретение, его применение ограничивалось погодными условиями. Однако это обстоятельство не помешало Беллу написать отцу:

Я услышал разборчивую речь, произведенную солнечным светом!... Можно вообразить, что этому изобретению обеспечено будущее!... Мы сможем разговаривать с помощью света на любом расстоянии в пределах видимости без каких бы то ни было проводов ...В условиях войны такую связь нельзя прервать или перехватить.

Рзобретение лазера стимулировало возросший интерес Рє оптической СЃРІСЏР·Рё. Однако, РІСЃРєРѕСЂРµ было продемонстрировано, что атмосфера Земли нежелательным образом искажает распространение лазерного света. Рассматривались различные системы, такие, как трубки СЃ газовыми линзами Рё диэлектрические волноводы, РЅРѕ РІСЃРµ РѕРЅРё были оставлены РІ конце 1960-С… РіРі., РєРѕРіРґР° были разработаны оптические волокна СЃ малыми потерями.

Понимание, что тонкие стеклянные волокна РјРѕРіСѓС‚ проводить свет Р·Р° счет полного внутреннего отражения, было старой идеей, известной СЃ XIX РІ. благодаря английскому физику Джону Тиндалю (1820-1893) Рё использованной РІ инструментах Рё для освещения. Однако РІ 1960-С… РіРі. даже лучшие стекла обладали большим ослаблением света, пропускаемого через волокно, что сильно ограничивало длину распространения. Р’ то время типичным значением ослабления был РѕРґРёРЅ децибел РЅР° метр, означающим, что после РїСЂРѕС…РѕРґР° 1 Рј пропущенная мощность уменьшается РґРѕ 80%. Поэтому было возможным лишь распространение РїРѕ волокну длиной несколько десятков метров, Рё единственным применением была медицина, например СЌРЅРґРѕСЃРєРѕРїС‹. Р’ 1966 Рі. Чарльз Као Рё Джордж РҐРѕРєС…СЌРј РёР· Standard Telecommunications Laboratory (Великобритания) опубликовали фундаментальную работу, РІ которой показали, что если РІ плавленом кварце тщательно устранить примеси, Р° волокно окружить оболочкой СЃ меньшим показателем преломления, то можно добиться уменьшения ослабления РґРѕ -20 РґР‘/РєРј^[15]. Рто означает, что РїСЂРё прохождении длины 1 РєРј мощность пучка ослабляется РґРѕ РѕРґРЅРѕР№ сотой РІС…РѕРґРЅРѕР№ мощности. Хотя это Рё очень малое значение, РѕРЅРѕ приемлемо для СЂСЏРґР° применений.