Światłowody, również pisane światłowody, nauka transmisji danych, głosu i obrazów przez przejście światła przez cienkie, przezroczyste włókna. W telekomunikacji technologia światłowodowa praktycznie zastąpiła drut miedziany w dalekobieżnych liniach telefonicznych i jest używana do łączenia komputerów w sieciach lokalnych. Optyka światłowodowa jest również podstawą fiberoskopów stosowanych w badaniu wewnętrznych części ciała (endoskopia) lub kontroli wnętrz wytwarzanych wyrobów konstrukcyjnych.

Britannica Quiz

wszystko o fizyce Quiz

kto był pierwszym naukowcem, który przeprowadził eksperyment kontrolowanej reakcji łańcuchowej jądrowej? Jaka jest jednostka miary dla cykli na sekundę? Sprawdź swoją bystrość fizyki w tym quizie.

podstawowym medium światłowodu jest cienkie włókno, które czasami jest wykonane z tworzywa sztucznego, ale najczęściej ze szkła. Typowy szklany światłowód ma średnicę 125 mikrometrów (µm) lub 0,125 mm (0,005 cala). Jest to w rzeczywistości średnica okładziny lub zewnętrznej warstwy odbijającej. Rdzeń lub wewnętrzny cylinder transmisyjny może mieć średnicę zaledwie 10 µm. Poprzez proces znany jako całkowite odbicie wewnętrzne, promienie świetlne przesyłane do włókna mogą propagować się w rdzeniu na duże odległości z wyjątkowo niewielkim tłumieniem lub zmniejszeniem intensywności. Stopień tłumienia na odległość zmienia się w zależności od długości fali światła i składu włókna.

Kiedy włókna szklane o konstrukcji rdzenia / Okładziny zostały wprowadzone na początku lat 50., obecność zanieczyszczeń ograniczyła ich zastosowanie do krótkich długości wystarczających do endoskopii. W 1966 roku inżynierowie elektrycy Charles Kao i George Hockham, pracujący w Anglii, zasugerowali użycie włókien do telekomunikacji, a w ciągu dwóch dekad włókna ze szkła krzemionkowego były produkowane z wystarczającą czystością, aby sygnały podczerwieni mogły podróżować przez nie przez 100 km (60 mil) lub więcej bez konieczności wzmacniania przez repeatery. W 2009 roku Kao otrzymał Nagrodę Nobla w dziedzinie fizyki za swoją pracę. Włókna z tworzyw sztucznych, zwykle wykonane z polimetakrylanu metylu, polistyrenu lub poliwęglanu, są tańsze w produkcji i bardziej elastyczne niż włókna szklane, ale ich większe tłumienie światła ogranicza ich zastosowanie do znacznie krótszych ogniw w budynkach lub samochodach.

włosy-cienkie włókna stosowane w światłowodach.

© Kitch Bain/.com

Telekomunikacja optyczna jest zwykle prowadzona za pomocą światła podczerwonego w zakresie długości fal 0,8–0,9 µm lub 1,3–1,6 µm—długości fal, które są skutecznie generowane przez diody elektroluminescencyjne lub lasery półprzewodnikowe i które cierpią na najmniejsze tłumienie włókien szklanych. Kontrola światłowodów w endoskopii lub przemyśle odbywa się w długościach fal widzialnych, jedna wiązka włókien jest używana do oświetlania badanego obszaru światłem, a druga wiązka służy jako Wydłużona soczewka do przesyłania obrazu do ludzkiego oka lub kamery wideo.

uzyskaj subskrypcję Britannica Premium i uzyskaj dostęp do ekskluzywnych treści. Subscribe Now