ในบทความนี้ เราจะสำรวจวิวัฒนาการของเทคโนโลยีอินเทอร์เน็ต ตั้งแต่ ADSL ไปจนถึงอินเทอร์เน็ตไฟเบอร์ออปติก และหลักการเบื้องหลังความเร็วในการส่งข้อมูลสูงของอินเทอร์เน็ตไฟเบอร์ออปติก
ประมาณปี 1995 ผู้คนเคยเชื่อมต่อโมเด็มเข้ากับสายโทรศัพท์เพื่อเข้าถึงอินเทอร์เน็ตด้วยความเร็วที่ช้ามากเมื่อเทียบกับมาตรฐานในปัจจุบัน การตั้งค่าแบบนี้หมายความว่าคุณไม่สามารถโทรออกหรือรับสายขณะใช้งานอินเทอร์เน็ตได้ ซึ่งเป็นสถานการณ์ที่ยากจะจินตนาการได้ในปัจจุบัน ในปี 1999 นักร้อง ยู ซึงจุน ยังได้แนะนำ ADSL ในโฆษณาทางทีวีด้วยสโลแกนว่า “ISDN ใช้งานได้ แต่ผมคือ ADSL” ทั้ง ISDN และ ADSL เป็นวิธีการสื่อสารแบบใช้สายไฟฟ้าโดยใช้สายทองแดง ต่อมา เมื่อการสื่อสารด้วยใยแก้วนำแสงโดยใช้สายเคเบิลใยแก้วนำแสงแพร่หลายมากขึ้น ความเร็วในการส่งข้อมูลก็ดีขึ้นอย่างมาก จนถึงระดับที่ไม่สามารถเปรียบเทียบกับในอดีตได้
เป็นที่ทราบกันดีว่าแสงเดินทางเร็วมาก เมื่อเทียบกับการสื่อสารด้วยสายทองแดงในอดีต การสื่อสารด้วยใยแก้วนำแสงในปัจจุบันให้ความเร็วในการส่งข้อมูลที่สูงกว่ามาก ตัวอย่างเช่น 1 Gbps หมายความว่าสามารถส่งข้อมูลได้ 1 Gbit ต่อวินาที ซึ่งเป็นความเร็วที่เร็วพอที่จะดาวน์โหลดภาพยนตร์ขนาดประมาณ 2 GB ได้ในเวลาประมาณ 16 วินาที ปัจจุบัน แม้แต่บริการอินเทอร์เน็ตบ้านก็มีความเร็วอยู่ในช่วงกิกะบิต ในขณะที่ศูนย์ข้อมูลและเครือข่ายหลักใช้เทคโนโลยีการส่งข้อมูลที่ความเร็วตั้งแต่หลายร้อย Gbps ไปจนถึงเทราบิตต่อวินาที ด้วยความเร็วในการส่งข้อมูลที่สูงของการสื่อสารด้วยใยแก้วนำแสง เราจึงสามารถเพลิดเพลินกับประสบการณ์การใช้งานอินเทอร์เน็ตที่ราบรื่นยิ่งขึ้น สิ่งที่เรียกกันทั่วไปว่า "บรอดแบนด์ใยแก้วนำแสง" นั้นหมายถึงวิธีการสื่อสารด้วยแสงนี้โดยเฉพาะ
อย่างไรก็ตาม การที่เรียกว่าการสื่อสารด้วยแสงไม่ได้หมายความว่าใช้เพียงแสงในกระบวนการทั้งหมด ไฟฟ้าก็มีบทบาทสำคัญเช่นกัน ลองนึกภาพคนสองคนกำลังสนทนากันทางออนไลน์ เมื่อพิมพ์ข้อความบนคอมพิวเตอร์ A ข้อความนั้นจะถูกแปลงเป็นสัญญาณไฟฟ้าก่อน จากนั้นสัญญาณไฟฟ้าจะถูกแปลงเป็นสัญญาณแสงผ่านตัวแปลงไฟฟ้าเป็นแสงที่ฝั่งผู้ส่ง และส่งเป็นแสงไปตามสายเคเบิลใยแก้วนำแสง จากนั้นจะถูกแปลงกลับเป็นสัญญาณไฟฟ้าอีกครั้งโดยตัวแปลงแสงเป็นไฟฟ้าที่ฝั่งผู้รับ และแสดงเป็นข้อความบนคอมพิวเตอร์ B แม้ว่า A และ B จะอยู่ในประเทศที่แตกต่างกัน ข้อความก็ถูกส่งถึงเกือบจะในทันที เพราะสัญญาณเดินทางด้วยความเร็วสูงมาก ใกล้เคียงกับความเร็วแสง ไปตามสายเคเบิลใยแก้วนำแสง
สัญญาณแสงถูกส่งผ่านภายในสายเคเบิลใยแก้วนำแสงได้อย่างไร? หลักการเบื้องหลังคือการสะท้อนกลับภายในทั้งหมด ซึ่งเกิดขึ้นเนื่องจากความแตกต่างของดัชนีหักเห ดัชนีหักเหเป็นค่าที่บ่งบอกว่าแสงเดินทางช้าลงในตัวกลางเฉพาะเมื่อเทียบกับความเร็วในสุญญากาศมากน้อยเพียงใด ภายในสายเคเบิลใยแก้วนำแสงจะมีแกนกลางที่มีดัชนีหักเหสูง ล้อมรอบด้วยปลอกหุ้มที่มีดัชนีหักเหต่ำกว่า การสะท้อนกลับภายในทั้งหมดเป็นปรากฏการณ์ที่แสงถูกสะท้อนกลับอย่างสมบูรณ์ที่รอยต่อเมื่อเดินทางจากตัวกลางที่มีดัชนีหักเหสูงไปยังตัวกลางที่มีดัชนีหักเหต่ำกว่า และมุมตกกระทบเกินมุมวิกฤต เนื่องจากแสงเดินทางช้าลงในแกนกลางและเร็วขึ้นในปลอกหุ้ม การสะท้อนกลับภายในทั้งหมดจึงเกิดขึ้น สายเคเบิลใยแก้วนำแสงใช้หลักการนี้ในการส่งสัญญาณแสงโดยไม่ให้สัญญาณเล็ดลอดออกไปภายนอก
สิ่งนี้อาจทำให้เกิดคำถามว่า แม้ว่าแสงทั้งหมดจะสะท้อนกลับด้วยการสะท้อนภายในทั้งหมด แต่แสงบางส่วนก็ถูกดูดซับไป ทำให้สัญญาณอ่อนลงหรือไม่? เช่นเดียวกับแสงที่อ่อนลงเมื่อความลึกในมหาสมุทรเพิ่มขึ้น ความเข้มของแสงในใยแก้วนำแสงก็ค่อยๆ ลดลงเมื่อระยะทางเพิ่มขึ้น ดังนั้น ประสิทธิภาพของใยแก้วนำแสงจึงถูกประเมินจากปริมาณการลดทอนของสัญญาณในระยะทางที่กำหนด ในยุคแรกๆ ของเทคโนโลยีใยแก้วนำแสง สัญญาณจะอ่อนลงอย่างมากหลังจากระยะทางเพียงไม่กี่ร้อยเมตร แต่ในปัจจุบัน ใยแก้วนำแสงที่มีการสูญเสียต่ำมากได้ถูกนำมาใช้ในเชิงพาณิชย์แล้ว ทำให้สามารถส่งสัญญาณได้อย่างมีประสิทธิภาพในระยะทางหลายสิบกิโลเมตรหรือมากกว่านั้น นอกจากนี้ ในการสื่อสารทางไกล ยังมีการติดตั้งเครื่องขยายสัญญาณแสงเพื่อขยายสัญญาณที่อ่อนลง ทำให้มั่นใจได้ว่าการสื่อสารระหว่างประเทศมีความเสถียรข้ามทวีปและข้ามก้นทะเล
ในช่วงปลายทศวรรษ 1990 วิธีการสื่อสารแบบใช้สายไฟฟ้าโดยใช้สายทองแดง เช่น โมเด็ม ISDN และ ADSL เป็นที่นิยมใช้กันอย่างมาก ปัจจุบัน การสื่อสารด้วยแสงโดยใช้สายเคเบิลใยแก้วนำแสงได้กลายเป็นเทคโนโลยีหลักของอินเทอร์เน็ต และความเร็วและความเสถียรในการส่งข้อมูลก็ดีขึ้นอย่างมากเมื่อเทียบกับในอดีต เหตุผลที่การสื่อสารด้วยแสงมีประสิทธิภาพสูงเช่นนี้ก็เพราะสัญญาณถูกส่งในรูปของแสงผ่านสายเคเบิลใยแก้วนำแสง และใช้หลักการสะท้อนกลับภายในทั้งหมดเพื่อลดการสูญเสียสัญญาณแม้ในระยะทางไกล เทคโนโลยีการสื่อสารด้วยแสงยังคงพัฒนาอย่างต่อเนื่อง และคาดว่าจะมอบสภาพแวดล้อมอินเทอร์เน็ตที่เร็วและเสถียรยิ่งขึ้นในอนาคต
