Si tuviéramos 300,000 km de cable de fibra óptica en espiral y pudiéramos ver ambos extremos, ¿podríamos ver el retraso de la luz de 1 segundo, suponiendo que una fuente de luz estuviera encendida en un extremo mientras miramos el otro?

Interesante pregunta.

El índice de refracción del vidrio es de alrededor de 1.5, lo que significa que la luz viaja a alrededor de dos tercios de la velocidad, por lo que necesita 2/3 de la longitud del cable, o “solo” 200 000 km para obtener el retraso de un segundo.

El gran problema es la atenuación del cable. Nada se transmite perfectamente y la pérdida en el cable de fibra óptica de sílice comercial es algo así como el 10% por km en el mejor de los casos. Esto proporciona una transmisión del 90% a 1 km, 34% a 10 km, 0,0027% a más de 100 km de fibra. Ya ves el problema. A 1000 km la señal sería indetectable.

Los vidrios de fluoruro de metal ZBLAN tienen aproximadamente una centésima parte de la atenuación de la fibra, por lo que sería ideal para recorridos largos como cruzar un océano o un continente. Sin embargo, incluso con estas cosas a 200 000 km, el cable será negro.

Creo que podría ser posible diseñar un experimento en el que podría usar un cable relativamente corto como uno o dos mil kilómetros de largo, el mejor vidrio, una fuente láser fuerte, una habitación muy oscura y otras condiciones óptimas donde solo podría solo registre que la luz débil a través del cable llegaba una pequeña fracción de segundo después del flash local. No estoy seguro de que esto funcione, pero parece casi posible. Y muy guay!

Por supuesto, utilizando equipos de fotodetección y temporización podría medir el retraso con piezas de fibra bastante cortas, pero en realidad estamos tratando de ver la velocidad de la luz. Por supuesto, ese cable de fibra óptica pesaría mucho y costaría una fortuna. Sería casi imposible hacerlo en una sola longitud y cada unión es imperfecta, por lo que agrega más atenuación. Va a ser difícil

Si la verdadera pregunta es si hay un retraso en la fibra, la respuesta es sí. Es fácilmente detectable midiendo el retraso entre el lanzamiento en un extremo de una fibra y viéndolo en el otro extremo. Usted puede medir fácilmente nanosegundos o menos con los instrumentos electrónicos actuales, por lo que no necesita 300,000 km para ver un retraso.

Hay algunos problemas con su experimento de todos modos.

uno es que (George Gonzales dice 3 dB / km pero eso es para fibra multimodo de 1300 nm) la atenuación de fibra es .2dB / km para modo único a 1550 nm. Aún así, las pérdidas serán de aproximadamente .2 x 300,000 (60,000 dB) y necesitaría lanzar una inmensa cantidad de luz para detectarla a un segundo de distancia. No creo que tengamos suficiente potencia y, si lo hiciéramos, el extremo de lanzamiento de la fibra sería destruido por la densidad de energía. Como dije, no necesitas tanta fibra para probar el retraso.

Y no podía “verlo”, 1550 nm es la longitud de onda de pérdida más baja y es invisible a la vista, tendría que “verlo” con receptores ópticos.

En segundo lugar, la velocidad de propagación de la fibra óptica es de aproximadamente 5 ns por metro. Por lo tanto, tomaría 1.5 segundos en su fibra.

Entonces no, no podrás ver la luz 1 segundo después.

El verdadero problema con su pregunta es que está asumiendo cantidades que puede diferenciar con sus sentidos físicos. Debido a la escala de cosas que hace que las pérdidas y las distancias sean algo ridículas. Debe realizar experimentos que se ocupen de cantidades más razonables y razonables, incluido el uso de instrumentos de medición adecuados. 100 metros de fibra y 500 ns de retraso y pérdida de .02 dB son prácticos y asequibles para un laboratorio modestamente equipado.

Teóricamente si. Puede ver el retraso porque la luz tardaría aproximadamente 1,5 segundos en viajar al otro lado debido al índice de refracción del cable de fibra óptica (la luz se mueve más lentamente en el interior).

Prácticamente no. No podría ver nada con sus ojos porque los materiales del cable absorben energía y terminaría con poca o ninguna luz detectable en el otro extremo después de una distancia tan larga dentro del cable. El uso de fuentes de luz muy potentes, frecuencias más bajas, repetidores de señal y equipos receptores muy sensibles podrían hacer posible la prueba.

En teoría, verías un retraso de 1,5 segundos porque las luces viajan más lentamente en fibra. ¡En la práctica, no verías nada!

¿Por qué?

La fibra óptica no es un medio de transmisión perfecto y degrada las señales a distancia. Sin múltiples repetidores (regenerador de luz a en el camino), es muy difícil enviar un pulso de luz muy lejos. 300,000 km es una distancia muy larga. Cuando salga algo, estará tan degradado que necesitará instrumentos ultrasensibles para detectar cualquier cosa.

No, pero no por la razón que piensas.

Como han dicho otros, el índice de refracción del vidrio significa que el retraso sería más cercano a 1,5 segundos.

Con los amplificadores ópticos, podría obtener fácilmente un pulso de luz tan lejos, y regularmente hacemos 10,000km en el laboratorio (y al otro lado del Pacífico).

Pero no podría verlo, porque la transmisión de fibra a larga distancia se realiza en infrarrojo. La fibra de vidrio tiene la pérdida más baja alrededor de 1500-1600 nm, por lo que es donde hacemos la transmisión a larga distancia.

La velocidad de la luz en una fibra óptica a las longitudes de onda soportadas por la fibra, es del orden de 5 microsegundos por kilómetro, dependiendo del tipo de fibra. Entonces, la demora de 300,000 km es de alrededor de 1.5 segundos.

Sin embargo, un problema más práctico es que la pérdida de fibra es de alrededor de 0.2–0.5 dB / km, por lo que la pérdida a través de la fibra sería de [matemática] 1.5 × 10 ^ 5 [/ matemática] dB. No es probable que veas mucho salir del extremo opuesto. Si intenta compensar poniendo una cantidad enorme de energía, las pérdidas no lineales se disparan, que generalmente son mucho más grandes que 0.5 dB / km.

Sin embargo, puede haber formas de lidiar con esto. Por ejemplo, puede lanzar una bomba de luz láser en la fibra en múltiples puntos a lo largo de la fibra y crear lo que se conoce como amplificación Raman. No sé si puedes hacer que funcione en estas distancias. Lo más que he hecho con la amplificación Raman fue un segmento de fibra de aproximadamente 100 km de largo en una red WDM, pero pudimos concatenar alrededor de 30 segmentos juntos para crear una red de ultra larga distancia, antes de que el nivel de ruido de las bombas se volviera suficiente para degradar el rendimiento del error. En ese punto, normalmente convertiría la señal óptica de nuevo en una señal eléctrica y luego la relanzaría en un segmento nuevo de fibra.

No. No verá ninguna luz visible después de un retraso de ~ 1 segundo o cualquier retraso. Ninguna luz visible alcanzaría el otro extremo por muchas razones más allá de mi conocimiento y experiencia para explicar adecuadamente, aparte de considerar el circuito de fibra óptica de 300k como un sumidero de energía gigantesco. Dudo que incluso la tecnología más precisa sea capaz de detectar longitudes de onda EMS de banda de luz no VS, tan altamente improbable que cualquiera pueda llegar.