Vad är optisk fiber?

Optisk fiber är en term för alla slags plast- eller glasledningar avsedda att transportera ljus. Principerna bakom det är faktiskt ganska gamla, men på senare år har det blivit en otroligt viktig teknik, eftersom kommunikationsinfrastrukturen har börjat använda denna fiber för att överföra data i extremt höga hastigheter. Bortsett från fiberoptisk kommunikation har den dock ett antal tillämpningar inom medicin, konsumentprodukter och fysik.

Denna typ av fiber erbjuder ett antal fördelar jämfört med traditionell metalltråd, den viktigaste är att det är betydligt mindre signalförsämring. Dessutom är den immun mot elektromagnetiska störningar, vilket allvarligt kan hindra överföringen av data längs vanliga metalltrådar. Detta lägger också till en extra säkerhetsåtgärd, eftersom optisk fiber kan överleva en elektromagnetisk puls som skulle förstöra metallkablar.

Grundprincipen bakom optisk fiber är ganska enkel: fibern är belagd för att göra den helt reflekterande på insidan, så att när ljus går in reflekteras den utan att förlora något ljus, och passerar ner i fibern till andra änden. Denna grundläggande idé, att vägleda ljus genom brytning, går tillbaka till 1840-talet. I början av 20-talet hade en del praktiska tillämpningar utvecklats, framför allt användningen av denna fiber inom tandvården för att lysa upp insidan av munnen.

På 1920-talet användes samma grundläggande teknik för att överföra hela bilder. Under det följande decenniet användes tekniken praktiskt taget för att belysa insidan av en operation, vilket möjliggör en mycket mer exakt operation. Det fortsätter att användas inom kirurgi, särskilt för att underlätta mindre invasiva inre operationer. Den första riktiga optiska fibern dök upp på 1950-talet, och i slutet av decenniet pågick experiment med en fibertyp som mycket liknar den som används idag, med glasfibrer belagda med ett genomskinligt hölje.

På 1970-talet började optisk fiber förfinas, vilket minskade bruset i signalen. Dessa förbättringar möjliggjorde möjligheten att fibrerna kunde användas för att överföra faktisk kommunikation över långa avstånd. Detta gjorde det möjligt för massiva kommunikationsstotter att byggas, vilket lade grunden för Internet. I början av 1980-talet skapade General Electric en metod där extremt långa trådar kunde sträckas ut, upp till 25 miles (40 km) åt gången, vilket gjorde massiva ryggrader ännu lättare att konstruera.
På grund av sin låga nivå av nedbrytning, eller dämpning, är optisk fiber idealisk för långdistanskommunikation. Medan metalltråd kräver att repeatrar installeras på korta avstånd, för att säkerställa att signalen förblir stark, kan fiberoptik sträckas för långa avstånd utan en repeater, vilket minskar kostnaderna drastiskt. Dessutom kan fiber transportera mycket mer information än metalltråd, vilket gör det att föredra även över korta avstånd, till exempel inom en nätverkssituation i en enda byggnad. Eftersom fibern inte leder elektricitet på samma sätt som metalltråd gör, är den säker att använda i högspänningsmiljöer där traditionella ledningar kan vara farliga.