Mikä on optinen kuitu?

Valokuitu on termi kaikelle muovi- tai lasiputkelle, joka on tarkoitettu valon siirtämiseen. Sen taustalla olevat periaatteet ovat itse asiassa melko vanhoja, mutta viime vuosina siitä on tullut uskomattoman tärkeä tekniikka, koska viestintäinfrastruktuuri on alkanut käyttää tätä kuitua datan siirtämiseen erittäin korkealla nopeudella. Kuituoptisen viestinnän lisäksi sillä on kuitenkin useita sovelluksia lääketieteessä, kulutustavaroissa ja fysiikassa.

Tällaisella kuidulla on useita etuja perinteiseen metallilankaan verrattuna, ja tärkeintä on, että signaalin heikkeneminen on huomattavasti vähäisempää. Lisäksi se on immuuni sähkömagneettisille häiriöille, jotka voivat vakavasti estää tiedonsiirron normaaleja metallilankoja pitkin. Tämä lisää myös turvatoimenpidettä, koska valokuitu voi selviytyä sähkömagneettisesta pulssista, joka tuhoaa metallikaapelit.

Optisen kuidun perusperiaate on melko yksinkertainen: kuitu on päällystetty niin, että se heijastaa kokonaan sisäpuolelta, joten kun valo menee sisään, se heijastuu menettämättä valoa ja siirtää kuidun alas toiseen päähän. Tämä perusajatus valon ohjaamisesta taittumalla juontaa juurensa 1840 -luvulle. 20 -luvun alkuun mennessä oli kehitetty joitain käytännön sovelluksia, erityisesti tämän kuidun käyttö hammaslääketieteessä suun sisäpuolen valaisemiseksi.

1920 -luvulla samaa perustekniikkaa käytettiin täydellisten kuvien lähettämiseen. Seuraavan vuosikymmenen aikana tekniikkaa käytettiin käytännössä kirurgian sisätilan valaisemiseen, mikä mahdollisti paljon tarkemman leikkauksen. Sitä käytetään edelleen kirurgiassa, erityisesti helpottamaan vähemmän invasiivisia sisäisiä leikkauksia. Ensimmäinen todellinen optinen kuitu ilmestyi 1950 -luvulla, ja vuosikymmenen loppuun mennessä oli käynnissä kokeita sellaisen kuitulajin kanssa, joka on hyvin samankaltainen kuin nykyään, ja lasikuidut on päällystetty läpinäkyvällä vaipalla.

1970 -luvulla optista kuitua alettiin hioa, mikä vähensi signaalin kohinaa. Nämä parannukset mahdollistivat mahdollisuuden, että kuituja voitaisiin käyttää todellisen viestinnän lähettämiseen pitkiä matkoja. Tämä mahdollisti massiivisen viestinnän selkärangan rakentamisen, mikä loi perustan Internetille. 1980 -luvun kynnyksellä General Electric loi menetelmän, jolla äärimmäisen pitkät säikeet voitiin venyttää jopa 25 mailia (40 mailia) kerrallaan, mikä helpotti massiivisten selkärankojen rakentamista.
Alhaisen heikentymisen tai vaimennuksen vuoksi optinen kuitu on ihanteellinen pitkän matkan viestintään. Vaikka metallilanka vaatii toistimien asentamisen lyhyille etäisyyksille, jotta signaali pysyy vahvana, kuituoptiikkaa voidaan venyttää pitkiä matkoja ilman toistinta, mikä vähentää kustannuksia merkittävästi. Lisäksi kuitu pystyy kuljettamaan paljon enemmän tietoa kuin metallilanka, joten se on edullista jopa lyhyillä etäisyyksillä, kuten yhden rakennuksen verkkotilanteessa. Koska kuitu ei johda sähköä samalla tavalla kuin metallilanka, sitä on turvallista käyttää suurjänniteympäristöissä, joissa perinteiset johdot voivat olla vaarallisia.