Co to jest światłowód – poznaj tajemnice światłowodów

Światłowód to nie tylko slogan reklamowy operatorów, ale przede wszystkim zaawansowana technologia łączności. Nie wszyscy jednak wiedzą, co to jest światłowód, jak działa i do czego służy poza tym, że zapewnia szybki internet. Czym więc jest? Zobacz!

Co to jest światłowód?

Światłowód to przewód służący do transmisji danych. Do przesyłu informacji nie wykorzystuje on prądu elektrycznego, lecz impulsy świetlne, których źródłem jest dioda elektroluminescencyjna (LED) lub laserowa. Internet światłowodowy charakteryzuje się dużymi prędkościami przesyłu i odbioru danych oraz odpornością na zakłócenia. Dzięki temu łącze działa stabilnie nawet mimo niekorzystnych warunków atmosferycznych, takich jak np. burza.

Światłowód ma ponadto niski ping, czyli małe opóźnienie między wykonaniem czynności na jednym urządzeniu (np. komputerze domowym) a otrzymaniem odpowiedzi z drugiego (czyli z serwera). Docenić go mogą szczególnie te osoby, które lubią grać online. Wykonanie danej akcji w grze będzie widoczne na ekranie szybciej niż w przypadku łączenia się z serwerem przy pomocy złącza wykorzystującego sygnał elektryczny.

Sprawdź też: Wysoki ping – skąd się bierze i jak sobie z nim poradzić. Jak zmniejszyć ping?

Jak zbudowany jest światłowód?

Światłowód jest zbiorczym pojęciem oznaczającym różne rodzaje przewodów. Cechą wspólną wszystkich kabli światłowodowych jest struktura składająca się z trzech części – rdzenia, płaszcza i powłoki ochronnej.

Rdzeń jest elementem służącym do transmisji danych przy pomocy fal świetlnych. Jego grubość wynosi 8-10 μm (mikrometrów), czyli nieznacznie więcej niż średnica ludzkiego włosa.

Część tę wykonuje się ze szkła, plastiku, krystalicznych półprzewodników (np. kwarcu) lub syntetycznych polimerów. Są to substancje chemiczne wykazujące się dużą odpornością na warunki atmosferyczne, uszkodzenia mechaniczne oraz stabilne termicznie.

Płaszcz to element służący do zatrzymywania fali świetlnej wewnątrz przewodu. Wykonany jest zazwyczaj z włókna szklanego. Jego grubość wynosi 125 μm.

Zewnętrzne warstwy stanowi pokrycie wewnętrzne i zewnętrzne. Zadaniem tego elementu jest ochrona wewnętrznych struktur przewodu przed uszkodzeniami mechanicznymi i czynnikami pogodowymi. Aby pokrycie było wystarczająco trwałe, wykonuje się je z polietylenu, poliamidu lub polwinitu. Grubość wewnętrznej warstwy wynosi 250 μm, a zewnętrznej – 400 μm.

Przewody światłowodowe dzielą się ponadto ze względu na budowę rdzenia i ilość włókien, z których się składa. W tym pierwszym przypadku wyróżnia się światłowody planarne, paskowe i włókniste. W drugim – jednomodowe i wielomodowe.

Światłowody planarne odznaczają się wyższym współczynnikiem załamania światła rdzenia niż płaszcza. Innymi słowy, światło jest zatrzymywane głównie przez materiał, z którego zbudowany jest rdzeń. Tę samą cechę mają rdzenie włókniste. Różnica między nimi to materiał, z którego są wykonane. Jest nim szkło lub plastik. Ten ostatni nadaje się do stosowania jedynie na krótkie dystanse. Innym typem są światłowody paskowe. W nich strumień fali świetlnej jest zawężony tylko do dwóch kierunków – od źródła do odbiornika.

Drugi podział odnosi się do ilości modów, czyli rdzeni znajdujących się w przewodzie. Światłowody jednomodowe mają jeden rdzeń, a wielomodowe mogą mieć ich nawet kilkadziesiąt.

Zasada działania światłowodu

Istotę działania światłowodu stanowi zjawisko całkowitego wewnętrznego odbicia światła na granicy dwóch warstw o różnych współczynnikach załamania. Powłokami tymi są rdzeń i płaszcz. Co ważne, płaszcz powinien odbijać światło słabiej niż rdzeń, by rozchodziło się one przede wszystkim wewnątrz niego. Płaszcz jest bowiem jedynie dodatkową barierą.

Kluczową kwestią dla prawidłowego rozchodzenia się fali świetlnej jest emitowanie jej pod odpowiednim kątem. Aby doszło do całkowitego wewnętrznego odbicia światła, musi być on większy niż rozmiar kąta granicznego. Właśnie dzięki temu fala nie trafia do płaszcza, lecz pozostaje w rdzeniu, odbijając się kolejno od jego górnych i dolnych ścianek.

Gdzie światłowody znajdują zastosowanie?

Technologia ta jest używana m.in. w telekomunikacji. Operatorzy sieci kablowych wykorzystują ją do dostarczania klientom internetu o dużej przepustowości. Światłowody są stosowane także przez firmy telekomunikacyjne. Przy ich pomocy dostarczany jest sygnał do stacji przekaźnikowych, dzięki którym można korzystać z internetu mobilnego.

Również okablowanie samolotów, zarówno cywilnych, jak i wojskowych jest wykonywane w tej technologii. W przypadku armii szczególne znaczenie ma też bezpieczeństwo przekazywanego sygnału. Światłowód nie emituje pola elektromagnetycznego, co utrudnia podsłuchiwanie transmisji i przechwytywanie danych.

Istnieje również broń wykorzystująca światłowody. Przykładem są izraelskie pociski przeciwpancerne Spike. Dzięki bezprzewodowej transmisji żołnierz sterujący wyrzutnią ma dostęp do kamery śledzącej lot pocisku. Może również manipulować torem jego lotu, a nawet całkowicie zmienić cel ataku.

Technologia ta znalazła zastosowanie także w medycynie. Dziedzina korzystająca ze światłowodów to endoskopia. Badania tego typu polegają na wprowadzeniu do wnętrza ciała pacjenta cienkiej rurki światłowodowej, która oświetla narządy. Obraz z kamery znajdującej się na końcu przyrządu lekarz może zobaczyć na monitorze.

SEA-ME-WE 3 – najdłuższy światłowód

Uruchomiona w 2000 roku linia telekomunikacyjna South–East Asia – Middle East – Western Europe 3 (SEA-ME-WE 3) liczy 39 000 km. Oznacza to, że jest niemal tak samo długa, jak obwód Ziemi (wzdłuż równika wynoszący 40 071 km).

SEA-ME-WE 3 początek bierze w mieście Norden w niemieckiej Dolnej Saksonii. Biegnie on dalej wzdłuż wybrzeży Morza Północnego, europejskiego wybrzeża Oceanu Atlantyckiego, a dalej przez Cieśninę Gibraltarską do Morza Śródziemnego. Ostatnim miejscem styku z lądem na terenie Europy jest Chania w Grecji.

Dalej światłowód poprowadzony jest przez Kanał Sueski w Egipcie, wzdłuż wschodniego wybrzeża Afryki i Oceanu Indyjskiego na Daleki Wschód. Najdalej wysunięte miejsca styku SEA-ME-WE 3 to japońska wyspa Okinawa i miasto Perth w zachodniej Australii.

Sprawdź też: GeForce NOW, czyli granie w chmurze według NVIDIA

Światłowody w Polsce

Uruchomienie SEA-ME-WE 3 to przykład tego, jak dynamicznie rozwija się technologia. Budowa została ukończona zaledwie 23 lata po uruchomieniu pierwszej w historii, 9-kilometrowej linii w Turynie we Włoszech. Sieci światłowodowe rozwinęły się szybko także w Polsce. Pierwsza linia tego typu została stworzona w 1978 roku na lubelskim Uniwersytecie Marii Skłodowskiej-Curie.

Obecnie z internetu światłowodowego korzystać mogą klienci wielu sieci telekomunikacyjnych i kablowych. Spośród ogólnopolskich operatorów telefonii komórkowej oferty takich usług mają Orange, Play, Plus i T-Mobile. W branży telewizji kablowej światłowodowy internet ma Cyfrowy Polsat, Netia, UPC i Vectra. Oprócz nich tego typu oferty ma także wielu lokalnych operatorów sieci kablowych.

Internet światłowodowy jest obecnie najszybszym sposobem transferu danych na odległość. Jego wyjątkowe cechy sprawiają, że znalazł również zastosowanie w innych dziedzinach życia. Czy doczeka się kiedyś konkurencji? To niewykluczone. Nim jednak powstanie jeszcze lepsza technologia, może minąć jeszcze wiele lat.

Sprawdź też:

• Zasady bezpiecznego internetu – zobacz, o czym musisz pamiętać
• Radio internetowe – najlepsze stacje i na czym ich słuchać. Czy radio internetowe jest lepsze niż stacje FM?
• Wspominamy kafejki internetowe — krótka historia kawiarenek internetowych