Światłowód – przezroczysta zamknięta struktura z włókna szklanego wykorzystywana do propagacji światła jako nośnika informacji[1]. Światłowody są także używane w celach medycznych, na przykład w technice endoskopowej, dekoracyjnych[2], w telekomunikacji, telewizji kablowej, technice laserowej[2], optoelektronice i jako składniki zintegrowanych układów optycznych[3]. Medium transmisyjnym jest włókno światłowodowe o średnicy nieco większej od średnicy ludzkiego włosa[4]. Jego zalety to zasięg i pasmo transmisji większe niż dla innych mediów transmisji[5].
W 1977 roku został stworzony pierwszy na świecie światłowód telekomunikacyjny, długości 9 km, łączący dwie centrale telefoniczne w Turynie we Włoszech[6]. W Polsce pierwszy kabel światłowodowy został zaprojektowany i stworzony w 1978 przez pracowników naukowych Uniwersytetu Marii Skłodowskiej-Curie w Lublinie[7][8].
W styczniu 2017 największa polska sieć światłowodowa należała do Orange Polska, a jej długość wynosiła ponad 100 tys. km[9]. Najdłuższy światłowód na świecie to SEA-ME-WE 3, o długości 39 000 km, łączący zachodnią Europę, przez Bliski Wschód, z południowo-wschodnią Azją oraz Australią[10].
Do transmisji danych, zamiast prądu elektrycznego, wykorzystywana jest modulowana fala świetlna, której źródłem może być laser półprzewodnikowy lub dioda elektroluminescencyjna (LED)[11]. Dzięki temu możliwa jest transmisja danych do 3 Tb/s, a przepływ danych jest zabezpieczony przed niepowołanym dostępem[12][13]. Światłowody, które jako medium transmisyjne wykorzystują powietrze, osiągają transfer danych rzędu 74 Tb/s[12].
Światłowody nie emitują zewnętrznego pola elektromagnetycznego, w związku z czym podsłuchanie transmisji jest kosztowne[14]. Cechuje je duża odporność na zewnętrzne zakłócenia elektromagnetyczne, stopa błędów mniejsza niż 10−10przy najwyższych przepustowościach, mała tłumienność jednostkowa (około 0,20 dB/km dla fali o długości 1,5 μm)[15].
Aby wyeliminować lub ograniczyć wypromieniowanie światła przez boczne powierzchnie światłowodu, stosuje się odpowiednie zmiany współczynnika załamania światła. Promienie światła biegną prostoliniowo (światłowód skokowy) lub krzywoliniowo (światłowód gradientowy), odbijając się od ścianek światłowodu w wyniku ciągłego zmniejszania się współczynnika załamania[16]. W najprostszym przypadku są to zmiany skokowe – wewnątrz światłowodu współczynnik załamania ma wartość większą, niż na zewnątrz; utrzymanie promieni światła w obrębie takiego światłowodu zachodzi na skutek całkowitego wewnętrznego odbicia[17]. W przypadku, gdy współczynnik załamania stopniowo zmienia się w przekroju poprzecznym światłowodu, mówimy o światłowodach gradientowych[18].
Takie wyobrażenie działania światłowodu jest jednak uproszczone – tym bardziej, im mniejsze rozmiary poprzeczne ma rozważany światłowód. Zamiast promieni światła (będących podstawą przybliżonej optyki geometrycznej) należy rozważać światło jako falę. Przybliżenie optyki geometrycznej jest sensowne jedynie dla światłowodów o dużych rozmiarach poprzecznych, traci natomiast sens, gdy rozmiar poprzeczny światłowodu staje się porównywalny z długością fali światła. Zjawiska falowe są istotne zwłaszcza w światłowodach jednomodowych.
Źródło:https://pl.wikipedia.org/wiki/%C5%9Awiat%C5%82ow%C3%B3d
