O światłowodach słyszy się, gdy mówi się o systemie telefonicznym, telewizji kablowej lub Internecie. Linie światłowodowe to pasma optycznie czystego szkła, tak cienkie jak ludzki włos, które przenoszą informacje cyfrowe na duże odległości. Są one również stosowane w obrazowaniu medycznym i kontroli inżynierii mechanicznej.
W jaki sposób światłowód przekazuje światło?
Załóżmy, że chcesz świecić latarką w dół długiego, prostego korytarza. Wystarczy skierować wiązkę w dół korytarza: światło porusza się w linii prostej, więc nie stanowi to problemu.
Co zrobić, gdy korytarz jest krzywy? Można umieścić lustro na krzywej, aby odbić wiązkę światła wokół rogu.
A jeśli korytarz jest bardzo kręty i ma wiele zakrętów? Możesz pokryć ściany lustrami i kątem wiązki odbijać się od boku do boku wzdłuż korytarza. To jest dokładnie to, co dzieje się w światłowodzie.
Światło w kablu światłowodowym przemieszcza się przez rdzeń (korytarz) stale odbijając się od okładzin (ścian pokrytych lustrzanym odbiciem) – zasada ta nazywana jest całkowitym wewnętrznym odbiciem.Ponieważ okładzina nie pochłania światła z rdzenia, fala świetlna może pokonywać duże odległości. Jednak część sygnału świetlnego ulega degradacji wewnątrz światłowodu, głównie z powodu zanieczyszczeń w szkle.
Aby zrozumieć, w jaki sposób światłowody są wykorzystywane w systemach komunikacyjnych, przyjrzyjmy się przykładowi z filmu lub dokumentu z czasów II wojny światowej, w którym dwa okręty floty wojennej muszą się ze sobą komunikować przy zachowaniu ciszy radiowej lub na wzburzonym morzu.
Jeden statek zatrzymuje się obok drugiego. Kapitan jednego statku wysyła wiadomość do marynarza na pokładzie.
Marynarz tłumaczy wiadomość na alfabet Morse’a (kropki i kreski) i używa światła sygnałowego (reflektor z wenecką okiennicą), aby wysłać wiadomość do drugiego statku. Marynarz na pokładzie drugiego statku widzi wiadomość nadaną alfabetem Morse’a, dekoduje ją na język angielski i wysyła do kapitana.
Teraz wyobraź sobie, że robisz to, gdy statki znajdują się po obu stronach oceanu, tysiące mil od siebie, a ty masz światłowodowy system komunikacji między dwoma statkami.
Jak powstają światłowody?
Skoro wiemy już jak działają systemy światłowodowe i dlaczego są przydatne, to jak są one wytwarzane? Włókna optyczne wykonane są z wyjątkowo czystego szkła optycznego.
Myślimy, że szklane okno jest przezroczyste, ale im grubsze jest szkło, tym mniej przejrzyste się staje z powodu zanieczyszczeń w szkle. Jednak szkło w światłowodzie ma znacznie mniej zanieczyszczeń niż szkło w oknie.