導波管は、非常に高いパワーを送信し、外部のノイズや干渉から信号を分離します。その上、導波管は非常に低い損失を持っています。これらの機能により、2つの都市間の信号伝送の興味深い候補になります。なぜ都市間伝送に矩形導波管が使用されないのですか？
長方形の導波管は狭い帯域幅を持っているためだろうと思うので、信号伝送のためにそれらの多くを使用する必要がありますが、実際的ではありません。私は正しいですか？
回答:
導波管内部の媒体はガスで占められています。おそらく損失が少ない場合でも、真空にすることができます。しかし、そこにあるべきではないものは水です。導波管に必要な数マイルおよび数万のジョイントで水を防ぐことはほぼ不可能です。
光導波路、すなわちファイバは固体であり、したがって、水の侵入を瞬時に防止し、ある程度長期的にも防止します。確かに、グラスファイバーとそのジャケットは「微視的な」量の水を吸収し、高損失を引き起こします。しかし、それには時間がかかり、各ジョイントに非常に少量の材料を使用するだけで簡単に防ぐことができます。また、非常に効果的なシーリングです。
海底光ファイバーリンクは素晴らしいです。多くの場合、ファイバー製の光ファイバー増幅器が直列に挿入されています。光ファイバーレーザーのエネルギーは、他の大陸までずっと発射される別のレーザーです。スプリッターとコンバイナーを使用して、少量の低周波数（長波長）パワーレーザーが特別にドープされたファイバーを通して送信され、ドーパント原子を励起状態に保ちます。パルス信号レーザーがレーザー増幅器ファイバー内で結合すると、増幅器内の存在する原子からの追加の持続力がトリガーされ、増幅が発生します:-)
パズルの別の部分は、時間分散と呼ばれます。すべての光子がファイバー内でまったく同じ経路をとるわけではありません。ハグして壁から跳ね返る人もいれば、中心を下る人もいます。微視的に異なる経路長を移動したため、すべてが同時に到着するわけではありません。これにより、光子によって供給されるエネルギーの振幅が広がり、波形は瞬時に最大振幅にジャンプしません。これにより、ファイバが長いほど帯域幅が制限されます。
精巧な物理学者と光学技術者は、ガラス繊維の外壁よりも中心で光速が遅いファイバーを作った場合、光子がこの「補正ファイバー」を出るときに時間内にすべて再配列できることを理解しました。彼らは速度の変化を大きくしたので、補正を行うのにキロメートルごとにほんの少しの繊維しかかからない。
今、これらすべてはケーブルアセンブリに組み込まれ、密封され、海に落とされています。組み立ては、海上の船で落とすか、陸上のtrenchの脇のトラックで行います。私はそれのいくつかが陸上で行われているのを見てきました。すごい。最も驚くべき部分は、ケーブル全体に何千ものマイルの電気や電子機器がないことです。上記のように、再増幅と波形の再形成はすべて光学的に行われます。パワーレーザーは低波長で連続波であるため、ファイバーの損失が非常に少なく、少なくとも中間点に到達できることを忘れていました。その後、他の大陸から中点にパワーレーザーを注入して、目的の大陸までの途中で信号を増幅することができました。
RFドメインでは、これは不可能です。そして、他の人が言ったように、帯域幅は非常識です。今日では、波長弁別、偏光弁別、中心軸に沿った旋光、およびファイバーに沿ってらせん状のドーナツ形状のらせん状に注入された光を介してチャネルを追加できます。他のかなりの数が試みられています。そのため、すでにインストールされているファイバーを使用して、ファイバー帯域幅はしばらく上昇し続けます！
数マイルにわたる導波管は、非常に高価で不安定になります。高価な精密機械加工されたパイプをどのように保持しますか？それは自重でたるみます。温度が変化すると、設計が難しくなります。そのような導波路を作るには、1マイルあたりの原材料、および1マイルあたり年間のメンテナンスが必要です。
戸外の費用は1マイルあたりゼロで、エンドポイント間のメンテナンスは必要ありませんが、時折ツリーのトリミングが行われるため、EM放射が経済学コンテストで優勝します。費用はすべて、各エンドポイントでの短い導波管を含むアンテナの設計と製造に費やされ、ポイント間の膨大な量の材料ではありません。国家規模のネットワークを構築する場合は、より適切にスケーリングされます。
導波管は実際に短期間使用され、ベルシステムは円形の地下導波管に基づいたネットワークを開発し、パイロット工場さえ建設しました。
短いパンフレット http://long-lines.net/tech-equip/radio/WE-waveguide/WEWP-1.html と記事 https://archive.org/details/bstj43-4-1783
部分的にこの投資のために、彼らははるかに安価ではるかに高い帯域幅を持つ光導波路への移行が数年遅れていました。
技術の詳細については、Gertnerの「The Idea Factory」で人気のある本「ベルシステムの工学と科学の歴史：伝送技術（1925-1975）」に記載されています。両方とも素晴らしい本です。
これが行われない理由はいくつかあります。
RFを使用する主な利点は、空間を比較的堅牢に送信できることです。導波管に入れるとこの利点が失われます。
導波管は金属で作られており、非常に長く精密な導波管を構築してから、それらを地面に設置したり、ポールに吊るすのは非常に高価です。それに加えて、一般的なRF（導波管または自由空間）は、帯域幅が100 GHz未満に多少制限されています。
一方、光ファイバは単なるガラスであるため、非常に安価です。光ファイバは、最も低損失の材料の1つでもあります。良好な伝送グレードのファイバは、1 kmあたり約0.2 dBの損失があります。はい、100 kmのファイバーを通過するときに20 dBしか失われません。また、定期的にファイバーアンプを使用すると、非常に簡単にバックアップをブーストできます。
また、ファイバーは非常に大きな帯域幅を提供し、外部のEM干渉の影響を受けません。100 GHzまたは50 GHzの中心にある単一のファイバを介して100以上の信号を送信し、数Tbpsを移動するのは簡単です（それほど安くはありません）。
アナログRFをレーザー光（数GHzの帯域幅）に変調してファイバーに送信することも可能です（これらのチャネルが複数並列になっている場合もあります）。これはRF over fiberと呼ばれ、放送局を送信機に接続するような場合に時々使用されます。
中心周波数は数百THzであるため、ファイバーを通過する帯域幅は非常に大きくなります。RFはその近くには到達しません。
BT Trunked Waveguideトライアルは、電話トランクルートで大容量のウェーブガイド（300,000音声通話）を使用する試みでした。これは当時の最先端技術でした。導波管は実際には円形で、銅線をマンドレル上で回転させてチューブを作成しました。おそらく、長方形の導波管よりも作成が簡単でしたが、依然として高価でした-銅、設置するのに高価です-直線に近い溝を掘り、維持するのに高価です-湿気を防ぐために加圧したままにする（長方形の断面が好ましくない）など
その後、光ファイバーが登場し、トランク型導波管を冗長化しました。設置された銅は非常に貴重であったため、試用導波路をスクラップ用にリッピングするのに経済的に実行可能でした。
英国の電気通信伝送の短い歴史の詳細はこちら：pp37
このプロジェクトがキャンセルされてから数年後に、私はBT Research Labsに到着しました。さまざまなテクノロジーの研究に投資しなければならない理由の証拠として、それはまだ話されていました...それらの1つは、他のすべてを時代遅れにするかもしれません。