Co to jest łącze światłowodowe?
Łącze światłowodowe to urządzenie, które przesyła dane między dwoma punktami, wysyłając światło przez światłowód, który kieruje światło na drugi koniec łącza. Każde łącze światłowodowe zawiera samo włókno światłowodowe, nadajnik i odbiornik. Niektóre łącza mają również wzmacniacze na światłowodzie między nadajnikiem i odbiornikiem, aby utrzymać moc przez dłuższe łącza. Łącza światłowodowe są niezwykle ważne w nowoczesnej technologii komunikacyjnej i są używane w aplikacjach takich jak telefony, połączenia internetowe i telewizja kablowa.
Do komunikacji można zastosować światłowody, ponieważ są one stosunkowo elastycznymi materiałami, które można wykorzystać jako falowody, kierujące kierunkiem fal elektromagnetycznych podczas ich przemieszczania się przez światłowód. Światłowód składa się z dwóch części, okładziny zewnętrznej i rdzenia wewnętrznego. Rdzeń ma wyższy współczynnik załamania światła niż okładzina, co oznacza, że światło w rdzeniu przemieszcza się wolniej. Kiedy światło uderza w granicę między ośrodkiem, przez które przechodzi, a innym ośrodkiem o niższym współczynniku załamania światła, światło to zostanie całkowicie odbite od granicy, jeśli uderzy pod wystarczająco wysokim kątem w zjawisku zwanym całkowitym odbiciem wewnętrznym. Całkowicie otaczając rdzeń materiałem o niższym współczynniku załamania światła, światło może ograniczać się do rdzenia, gdy przemierza on długość włókna, minimalizując tłumienie sygnału.
Włókna światłowodowe zwykle składają się ze szkła krzemionkowego (dwutlenku krzemu lub SiO2). Czasami stosuje się również inne rodzaje szkła, takie jak szkła fluorkowe i fosforanowe, a niektóre włókna są wykonane z substancji krystalicznych, takich jak korund. Rdzeń i okładzina są domieszkowane niewielkimi ilościami innych substancji w celu podniesienia lub obniżenia ich współczynników załamania światła, dzięki czemu światło przechodzące przez włókno będzie utrzymywane w rdzeniu.
Nadajnik w łączu światłowodowym jest zwykle diodą elektroluminescencyjną lub diodą laserową, które wytwarzają światło, przepuszczając prąd przez półprzewodnik. Światło to jest następnie uwalniane do włókna pod kątem, który spowoduje całkowite wewnętrzne odbicie w rdzeniu. Informacja jest kodowana w świetle poprzez zmiany jego intensywności, fazy lub polaryzacji. Na drugim końcu łącza światłowodowego znajduje się fotodetektor, urządzenie wykrywające światło i działające jak odbiornik. Najczęściej stosowanym do tego celu typem fotodetektora jest fotodioda, która wykorzystuje półprzewodnik do konwersji przychodzącego światła na sygnały elektryczne.
Łącza światłowodowe są istotną częścią nowoczesnej komunikacji i są szeroko stosowane ze względu na ich niewielką wagę, niską utratę sygnału i odporność na zakłócenia elektromagnetyczne, które mogą zakłócać kable elektryczne. Ich pojemność jest ogromna, a pojedyncze łącze światłowodowe może mieć setki tysięcy kanałów dla połączeń telefonicznych. Są one droższe w wykonaniu i utrzymaniu niż połączenie elektryczne, dlatego są używane przede wszystkim do przesyłania sygnałów dla dużej liczby połączeń telefonicznych i internetowych na duże odległości, a transmisja elektryczna jest stosowana w przypadku najkrótszych łączy. Zaczyna się to jednak zmieniać w niektórych obszarach wraz ze wzrostem zapotrzebowania na przepustowość Internetu, co prowadzi do tworzenia usług internetowych o wysokiej przepustowości opartych na połączeniach światłowodowych, które docierają aż do domu lub biura użytkownika.