Kaj je tehnologija optičnih vlaken?

Tehnologija optičnih vlaken se nanaša na tanka vlakna, ki prenašajo svetlobo z notranjim lomom. Področje optičnih vlaken preučuje praktične uporabe te tehnologije. Čeprav so bile aplikacije v 1840. stoletju prvič izumljene v 21-ih, vključujejo telekomunikacije in hiter prenos podatkov prek interneta. Čeprav je silicijev dioksid še vedno stroškovno najučinkovitejši material pri izdelavi tehnologije optičnih vlaken, novi materiali prinašajo določene prednosti. Poleg prenosa informacij ima tehnologija tudi druge praktične aplikacije, vključno s prenosom električne energije.

Eno optično vlakno je osnova za vso tehnologijo optičnih vlaken. Vsako vlakno ima več plasti, pri čemer je notranje jedro najbolj relevantno za namen vlakna. Svetloba se odbija v jedru od začetka do konca, ta notranji odsev pa zagotavlja, da se svetloba ne izgubi. To načelo dokazuje dejstvo, da svetijo le konci optičnih vlaken. Premer jedra uravnava učinkovitost prenosa svetlobe; večji ali manjši premer spremeni lomni kot svetlobe in tako pospeši ali upočasni hitrost prenosa.

Francoski znanstveniki so v 1840. letih 1950. stoletja prvič pokazali osnovo tehnologije optičnih vlaken. Ameriški znanstvenik je v zgodnjih petdesetih letih prejšnjega stoletja izumil prvo sodobno optično vlakno. Različni prispevki znanstvenikov z vsega sveta so dokazali sodobno uporabo optičnih vlaken: medija za prenos telekomunikacij. Optična tehnologija je bila idealen kandidat, saj sta bili hitrost in hitrost prenosa podatkov bistveno višji kot pri prejšnjih kovinskih žicah.

S pojavom svetovnega spleta v zgodnjih devetdesetih letih je bila tehnologija optičnih vlaken ponovno sprejeta kot najučinkovitejši način za obvladovanje skoraj eksponentne rasti interneta. V povezavi s telekomunikacijskimi sateliti, kopenski in podmorski kabli iz optičnih vlaken sestavljajo hrbtenico internetnega prenosnega omrežja. Povečanje podatkovnega prometa zaradi omrežij peer-to-peer in spletnih mest za izmenjavo videov bo zahtevalo nadaljnjo širitev tega optičnega omrežja.

Številni materiali so osnova za tehnologijo optičnih vlaken. Najpogostejša sestavina optičnega vlakna je silicijev dioksid. Čeprav je silicijev dioksid odličen medij za prenos svetlobe, so nedavne raziskave prevleke kremenčevih vlaken z aluminijevim dioksidom privedle do večje učinkovitosti prenosa. Fluoridno in fosfatno steklo sta druga priljubljena materiala, od katerih ima vsak izrazite prednosti pred silicijevim dioksidom. Od leta 2011 so zaradi relativno višjih stroškov teh materialov manj priljubljena izbira za proizvajalce.

Poleg prenosa podatkov ima optična tehnologija zmožnost prenosa električne energije. Čeprav je manj učinkovit od bakrene žice, nekatere aplikacije zahtevajo, da napajalni kabel ne vsebuje kovine. Na primer, magnetna polja, ki jih proizvajajo naprave MRI, bi motila bakreno žico, zaradi česar bi bil stroj nedelujoč. Napajalni kabli iz optičnih vlaken odpravljajo to težavo.