Co to jest światłowód?

Światłowód to określenie na wszelkiego rodzaju przewody plastikowe lub szklane przeznaczone do transportu światła. Zasady stojące za tym są w rzeczywistości dość stare, ale w ostatnich latach stała się niezwykle ważną technologią, ponieważ infrastruktura komunikacyjna zaczęła wykorzystywać to światłowód do przesyłania danych z bardzo dużą szybkością. Oprócz komunikacji światłowodowej ma jednak szereg zastosowań w medycynie, produktach konsumenckich i fizyce.

Ten rodzaj światłowodu ma wiele zalet w porównaniu z tradycyjnym drutem metalowym, z których najważniejszą jest znacznie mniejsza degradacja sygnału. Dodatkowo jest odporny na zakłócenia elektromagnetyczne, które mogą poważnie utrudnić transmisję danych zwykłymi metalowymi przewodami. Stanowi to również dodatkowy środek bezpieczeństwa, ponieważ światłowód może przetrwać impuls elektromagnetyczny, który zniszczyłby metalowe kable.

Podstawowa zasada światłowodu jest dość prosta: światłowód jest powlekany, aby całkowicie odbijał światło od wewnątrz, tak że gdy światło wpada, odbija się bez utraty światła i przechodzi przez włókno na drugi koniec. Ta podstawowa idea kierowania światłem przez załamanie sięga lat czterdziestych XIX wieku. Na początku XX wieku opracowano kilka praktycznych zastosowań, w szczególności zastosowanie tego włókna w stomatologii do oświetlania wnętrza jamy ustnej.

W latach dwudziestych ta sama podstawowa technologia była używana do przesyłania pełnych obrazów. W ciągu kolejnej dekady technologia została wykorzystana praktycznie do oświetlania wnętrza gabinetu, pozwalając na znacznie bardziej precyzyjną operację. Jest nadal stosowany w chirurgii, zwłaszcza w celu ułatwienia mniej inwazyjnych operacji wewnętrznych. Pierwszy prawdziwy światłowód pojawił się w latach 1920., a pod koniec dekady prowadzono eksperymenty z rodzajem światłowodu bardzo podobnego do tego używanego dzisiaj, z włóknami szklanymi pokrytymi przezroczystą osłoną.

W latach 1970. światłowód zaczęto udoskonalać, redukując szum w sygnale. Te udoskonalenia umożliwiły wykorzystanie światłowodów do transmisji rzeczywistej komunikacji na duże odległości. Pozwoliło to na zbudowanie masywnych szkieletów komunikacyjnych, które położyły podwaliny pod Internet. Na początku lat 1980. firma General Electric stworzyła metodę, dzięki której można było rozciągać niezwykle długie pasma, do 25 km na raz, co jeszcze bardziej ułatwia budowę masywnych kręgosłupów.
Ze względu na niski poziom degradacji lub tłumienia światłowód jest idealny do komunikacji na duże odległości. Podczas gdy drut metalowy wymaga instalowania przemienników na krótkich dystansach, aby upewnić się, że sygnał pozostaje silny, światłowody można rozciągnąć na duże odległości bez przemiennika, co drastycznie obniża koszty. Ponadto światłowód jest w stanie przenosić znacznie więcej informacji niż drut metalowy, co czyni go lepszym nawet na krótkich dystansach, na przykład w przypadku sieci w jednym budynku. Ponieważ światłowód nie przewodzi prądu w taki sam sposób, jak drut metalowy, można go bezpiecznie używać w środowiskach o wysokim napięciu, w których tradycyjne okablowanie może być niebezpieczne.