Światłowody

Światłowód- inaczej falowód do przesyłania promieniowania świetlnego. W światłowodach do transmisji informacji wykorzystywana jest wiązka światła, która jest odpowiednikiem prądu w innych kablach. Wiązka ta jest modulowana zgodnie z treścią przekazywanych informacji. Transmisja światłowodowa polega na przepuszczeniu przez szklane włókno wiązki światła generowanej przez diodę LED lub laser (emisja fotonów). Wiązka ta to zakodowana informacja binarna, rozkodowywana następnie przez fotodekoder na końcu kabla. Odległości na jakie może być transmitowany sygnał (w jednomodowym światłowodzie) bez potrzeby dodatkowego wzmacniania wynoszą od 80 do 100 km, zaś ich żywotność wynosi 25 lat. Światłowód cechują duża odporność na zakłócenia elektromagnetyczne zewnętrzne, stopa błędów mniejsza niż przy najwyższych przepływnościach binarnych, mała tłumienność jednostkowa (zwykle około 0,20dB/km).

Budowa światłowodu

Kabel światłowodowy składa się z następujących elementów: (od środka):

• rdzeń - ma średnicę rzędu 8 mikronów dla światłowodu jednomodowego do 1000 mikronów dla wielomodowych światłowodów plastikowych,

• płaszcz - wykonany jest z materiału o niższym współczynniku załamania światła niż rdzeń,

• powłoka lakierowana - wykonana jest z materiałów termoplastycznych i specjalnego żelu chroniącego włókno przed uszkodzeniami mechanicznymi (np. wskutek wibracji).

• wzmocnienie - wykonane jest z różnych materiałów (np. ze stali)

• płaszcz zewnętrzny - jest ostatnią warstwą ochronną kabla i służy do ochrony przed uszkodzeniami powstałymi w wyniku oddziaływania niekorzystnych warunków środowiska

Materiały z jakich wykonywane są rdzeń i płaszcz światłowodu mają bardzo duży wpływ na parametry światłowodów. Obecnie najczęściej wykorzystuje się światłowody szklane wykonane z tzw. krzemionki czyli dwutlenku krzemu SiO₂. Mają one bardzo dobre parametry optyczne ale są delikatne a ich montaż wymaga precyzji. Drugą grupą materiałów z jakich wykonuje się światłowody są tworzywa sztuczne takie jak PMMA (Polimetakrylan metylu). Światłowody plastikowe mają o wiele słabsze parametry optyczne od światłowodów szklanych, jednak mają bardzo dobre parametry mechaniczne, co ułatwia ich montaż i eksploatację.

Światłowody wykorzystują zjawisko całkowitego wewnętrznego odbicia. Zachodzi ono w ośrodkach, w których światło porusza się wolniej niż na zewnątrz. Dzieje się tak np. na granicy wody lub szkła i powietrza.

Głównym zadaniem światłowodów stało się przenoszenie danych komputerowych, np. obrazów i dźwięków. Światłowody służą też podczas operacji chirurgicznych do oświetlania i obserwacji zakamarków ciała

Podział światłowodów:

1. ze względu na ich geometrię:

• planarne

• paskowe

• włókniste

2. ze względu na strukturę modową:

• jednomodowe

• wielomodowe

3. ze względu na rodzaj współczynnika załamania:

• gradientowe

• skokowe

4. ze względu na materiał, z którego zostały wykonane:

• szklane

• plastikowe

• półprzewodnikowe

1