Czym są światłowody?
Światłowody to przezroczyste przewody zbudowane z włókna szklanego, których działanie opiera się na transmisji światła w roli nośnika informacji. Pojedyncze włókno światłowodu jest mikroskopijnie małe, jego średnica jest niewiele większa niż grubość przeciętnego ludzkiego włosa. Po raz pierwszy taki sposób przesyłu danych został zastosowany już w 1977 roku, gdy połączył dwie centrale telefoniczne we włoskim Turynie. Ten światłowód miał długość 9 km, a dzisiejsze najdłuższe połączenia mogą mieć nawet ponad 30 tysięcy kilometrów.
Jak działają światłowody?
Zamiast klasycznego nośnika danych, czyli prądu elektrycznego, w światłowodach rolę tę pełni zazwyczaj fala światła wydzielana przez diodę LED lub laser diodowy. To umożliwia transfer o prędkościach sięgających aż trzech terabitów na sekundę, czyli trzech tysięcy gigabitów – tak potężne linie przesyłają na przykład Internet z USA do Azji. Jeszcze dobitniej ogromne możliwości światłowodów przedstawia eksperymentalny światłowód wykorzystujący powietrze jako środek transportu danych. Jest on w stanie przesyłać informacje niemalże natychmiastowo – konkretnie 0,997 c, czyli 99,7% prędkości światła – w niebagatelnym tempie 298,893 tysiąca kilometrów na sekundę. Transfer danych w takich warunkach sięga prędkości 74 Tb/s, czyli mniej więcej 10 terabajtów na sekundę. To wystarczyłoby, żeby teoretycznie w minutę przesłać 600 pełnych jednoterabajtowych dyskówz danymi. Niestety dzieli nas jeszcze długa droga od powszechnego użycia takiego rozwiązania – najpierw będzie ono wprowadzane w centrach obliczeniowych i laboratoriach.Światłowody włókniste składają się z cienkiego rdzenia, otaczającego go płaszcza i warstwy lub warstw ochronnych. Światło przemieszcza się w obrębie rdzenia, odbijając się od jego krawędzi – w zależności od typu światłowodu może być to jeden promień lub więcej. Płaszcz otaczający rdzeń ma za zadanie zamykać wewnątrz niego światło.
Włókna transmitujące pojedynczą wiązkę światła nazywane są jednomodowymi, a pozostałe – wielomodowymi. W tych pierwszych światło praktycznie nie odbija się, co umożliwia dalekozasięgową transmisję bez potrzeby wzmacniania sygnału. Cechują się one małą grubością rdzenia. W wielomodowych światłowodach wejściowa fala światła rozdzielana jest na wiele promieni o jednakowych długościach falowych, które następnie odbijają się wielokrotnie od krawędzi rdzenia, co powoduje zniekształcenie impulsu i mniejszą możliwą odległość przesyłu danych. Niezależnie od ilości zderzeń wiązki światła z granicą rdzenia przenoszone informacje nie zmieniają swoich parametrów.
Zastosowanie światłowodów
Pomimo że większości ludzi kojarzą się one wyłącznie z szybkim Internetem, znalazły zastosowanie w praktycznie każdej dziedzinie życia wykorzystującej nowe technologie. Wciąż funkcjonują w swojej pierwotnej roli, czyli transmisji danych w sieciach telefonicznych. Mogą także być używane w telewizji kablowej czy też w sieciach telekomunikacyjnych w elektrowniach.
Poza telekomunikacją światłowody stosowane są na przykład w medycynie, gdzie mogą funkcjonować jako kamera dla chirurga lub lekarza – niewielkie rozmiary pozwalają na obejrzenie organów bez dużych cięć w ciele pacjenta. W przemyśle samochodowym światłowody pełnią rolę wyświetlaczy i oświetlaczy. Są one również obecne w różnego rodzaju czujnikach. Istnieją także plastikowe światłowody transmitujące właśnie światło, które w przeciwieństwie do tych przenoszących dane można wyginać bez straty jakości sygnału. Specyficzny rodzaj emitowanego światła może być ciekawym efektem do zastosowania w basenach, spa, muzeach czy też innych atrakcjach turystycznych.
Głównym zastosowaniem światłowodów jest jednak właśnie dostarczanie usług internetowych. Polscy dostawcy niedawno zaczęli oferować prędkości sięgające aż 300 megabitów na sekundę, w przyszłości zaś planowane są łącza 600 Mb/s i 1 Gb/s, które są już dostępne w najbardziej rozwiniętych pod względem łączności z Internetem krajach. W erze dostępności mediów w wysokiej jakości, jak na przykład filmów w rozdzielczości 4K czy 8K i kilkudziesięciogigabajtowych gier, warto zainwestować w ten właśnie sposób połączenia z siecią.
Sposobów posiadania dostępu do Internetu jest sporo. Kiedyś najpopularniejsze były połączenia korzystające z sieci telefonicznej, które z racji niskiej prędkości zostały wyparte przez technologię DSI. Obecnie można używać Internetu także z telefonu komórkowego, sieci elektrycznej (powerline) czy właśnie poprzez światłowody, które oferują bardzo wysoką prędkość przesyłu danych.