Co to jest światłowód?
Światłowód to określenie dowolnego rodzaju plastikowego lub szklanego przewodu przeznaczonego do transportu światła. Zasady, które się za tym kryją, są w rzeczywistości dość stare, ale w ostatnich latach stała się niezwykle ważną technologią, ponieważ infrastruktura komunikacyjna zaczęła wykorzystywać to włókno do przesyłania danych z bardzo dużą szybkością. Oprócz komunikacji światłowodowej ma jednak wiele zastosowań w medycynie, produktach konsumenckich i fizyce.
Ten rodzaj światłowodu ma wiele zalet w porównaniu z tradycyjnym drutem metalowym, przy czym najważniejsze jest to, że degradacja sygnału jest znacznie mniejsza. Ponadto jest odporny na zakłócenia elektromagnetyczne, które mogą poważnie utrudniać przesyłanie danych wzdłuż normalnych drutów metalowych. Dodaje 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 był całkowicie odblaskowy od wewnątrz, dzięki czemu, gdy światło wchodzi, odbija się bez utraty światła i przesyła światłowód na drugi koniec. Ta podstawowa idea, polegająca na prowadzeniu światła przez załamanie, sięga lat 40. XIX wieku. Na początku XX wieku opracowano kilka praktycznych zastosowań, w szczególności zastosowanie tego włókna w stomatologii do oświetlania wnętrza jamy ustnej.
W latach 20. XX wieku zastosowano tę samą podstawową technologię do przesyłania pełnych obrazów. W ciągu następnej dekady technologia została praktycznie wykorzystana do oświetlenia wnętrza gabinetu, umożliwiając znacznie bardziej precyzyjną operację. Nadal jest stosowany w chirurgii, szczególnie w celu ułatwienia mniej inwazyjnych operacji wewnętrznych. Pierwsze prawdziwe włókno optyczne pojawiło się w latach 50. XX wieku, a pod koniec dekady trwały eksperymenty z włóknem bardzo podobnym do tego, który jest obecnie używany, z włóknami szklanymi pokrytymi przezroczystą powłoką.
W latach siedemdziesiątych światłowód zaczął być udoskonalany, redukując szum w sygnale. Udoskonalenia te pozwoliły na wykorzystanie włókien do transmisji rzeczywistej komunikacji na duże odległości. Umożliwiło to zbudowanie ogromnych szkieletów komunikacyjnych, które położyły podwaliny pod Internet. Na początku lat osiemdziesiątych General Electric opracował metodę, dzięki której można rozciągać niezwykle długie pasma, do 40 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 repeaterów na krótkich odległościach, aby upewnić się, że sygnał pozostaje silny, światłowody można rozciągać na duże odległości bez repeatera, co znacznie obniża koszty. Ponadto światłowód może przenosić znacznie więcej informacji niż drut metalowy, co czyni go lepszym nawet na krótkich odległościach, na przykład w obrębie sytuacji sieciowej w jednym budynku. Ponieważ światłowód nie przewodzi prądu w taki sam sposób jak drut metalowy, można go bezpiecznie stosować w środowiskach wysokiego napięcia, w których tradycyjne okablowanie może być niebezpieczne.