Om du ringer ett telefonsamtal, tittar på en webbplats eller laddar ner en video i dagens höguppkopplade värld är allt möjligt genom ljusstrålar som ständigt studsar genom hårtunna trådar av optisk fiber.
Innovationen framträdde som en av Cornings största framgångshistorier när forskare 1970 utvecklade ett sätt att överföra ljus genom fiber utan att förlora mycket av det på vägen.
Medan många funktioner i fibern har förbättrats enormt under de 50 år som gått sedan dess, förblir de grundläggande principerna för dataöverföring.
Så, hur fungerar fiber faktiskt? Det är exakt vad vi ska gå igenom i denna artikel.
När en enhet som din dator har information att skicka, börjar den informationen som elektrisk energi.
En laser i datorn omvandlar signalerna till fotoner – små partiklar av elektromagnetisk energi, annars känd som ljus – och skickar dem i snabb följd ner i kärnan i den hårtuna fibern. Fotoner färdas i vågor genom fiberns inre kärna. Eftersom detta kärnområde har högre brytningsindex (dvs. ljuset rör sig långsammare) än fiberns yttre beklädnad, fokuseras ljussignalen inuti kärnan och förhindras från att stråla ut ur fibern.
Dessutom är fiberkärnor tillverkade av material med mycket hög renhet (typiskt kiseldioxid och Germania) för att säkerställa att ljusenergin inte absorberas eller sprids av orenheter. Strålning, absorption och spridning är alla former av energiförlust, även känd som dämpning. Genom att hålla sådana förluster så låga som möjligt tillåter fiber ljus och den information som de bär stora avstånd från den ursprungliga källan.
Men om kärnan var den enda komponenten i fibern skulle ljusenergin så småningom läcka ut och försvaga signalen i en process som kallas dämpning. Så optisk fiber inkluderar också ett yttre skikt, eller beklädnad, tillverkad av en annan glaskomposition. Beklädnadsmaterialet har ett lågt brytningsindex utformat för att reflektera ljus tillbaka in i kärnan utan att låta det fly.
När fotonerna når sin destination avkodar en fotocellutrustad optisk mottagare de digitala ljussignalerna och konverterar dem tillbaka till elektricitet och visar informationen på den andra användarens dator, TV eller annan enhet.
Optisk fiber
Inte alla fibrer är lika. Olika typer av kommunikationssignaler kräver olika typer av fiber för effektiv överföring.
Single-mode fiber – det vanligaste i världsomspännande telekommunikationsnät – är utformat för att bära ljusenergi på en väg, över långa avstånd. Kärnan är liten – så liten som 8 mikron i diameter. Det används oftast för långväga nätverk.
Eftersom den endast rymmer en ljusväg är det mindre sannolikhet för överlappande signaler och distorsion. Multimode fiber, å andra sidan, har en större kärna som mäter upp till 62,5 mikrometer i diameter. Den är byggd för ljussignaler som måste gå längs många olika vägar samtidigt – vanligtvis över avstånd på mindre än en mil. Datacenter och vissa anslutna hemnätverk, till exempel, föredrar multimode fiber eftersom det kan hantera mycket stora mängder data på ett kostnads- och rymdeffektivt sätt.
Hur har optiska fiber utvecklats?
Trots att trådlös kommunikation och molntjänster har utvidgat kommunikationsvärlden reser fortfarande majoriteten av röst-, video- och datasignaler längs fiberoptiska nätverk.
Och Cornings innovationer inom glasvetenskap ger nya generationer av höghastighetsfiber med hög kapacitet för att möta kraven från dagens nätverksapplikationer. Optisk fiber har alltid varit fysiskt stark. Under spänningar är det starkare än både höghållfast stål och titan. Nu är fiberns förmåga att arbeta i tuffa implementeringar lika stark. Nya konstruktioner gör att fibrer kan böjas runt trånga hörn eller häftas på väggbultar utan att påverka ljussignalen.
Kapacitet är också anmärkningsvärd. En enda tråd kan stödja upp till 10 miljoner högupplösta videoströmmar samtidigt. Och i hemmet möjliggör nya fiberinnovationer snabba optiska anslutningar mellan datorer, operativsystem, spelkonsoler, surfplattor och mer.
