Kuituoptista

Kuituoptista, tai kuituoptiikka, on ala ja teknologia, joka käyttää ohuita lasi- tai muovikuituja tiedon siirtämiseen valon avulla. Valon kulku kuitujen sisällä perustuu kokonaislähtevään heijastumiseen: ytimen valonnopeutta suuremman indeksin ympäröivä kuori pitää valon kiertymässä kuituun.

Kuitu koostuu ytimestä ja kuoresta, ja siinä voi olla lisäksi päällystyskehystely. Ytimen materiaali on tyypillisesti lasi (silikaatti) tai muovinen polymeri, jolloin valon avulla voidaan saavuttaa alhaiset häviöt ja kestävät, joustavat kuidut. Ytimen ja kuoren epäyhtenäisen indeksin avulla voidaan hallita valon kulkua ja yltää erilaisia lähetysnopeuksia sekä taivutussäilyvyyksiä.

Kuituja on pääosin kahdella päätyypillä: yksittäiskäyttökuituja (single-mode) ja moniakanavaisia kuituja (multimode). Lisäksi yksiköissä on erilaiset indeksiprotot: step-index (askelindeksi) ja graded-index (jännitetty indeksin jakauma). Näiden avulla voidaan vaikuttaa signaalin leviämisen ja häviön ominaisuuksiin.

Kuituoptiikalla on keskeisiä komponentteja: valonlähde (yleisesti laserdiode tai LED), kuitu, vastaanotin (fotodiodi), sekä liitännät ja mahdolliset vahvistimet. Sähkö-optisen muunnoksen lisäksi kuituoptiikka sisältää myös erikoismuotoja, kuten lisälaiteita datakeskuksissa, kuidunsäätöjä ja sensorijärjestelmiä.

Käyttökohteita ovat telekommunikaatio ja Internet-palvelut, datakeskukset, lääketiede (endoskopia ja kirurgiset työkalut), sekä erilaiset sensorointi- ja mittausjärjestelmät. Hyötyinä ovat suuri kaistanleveys, alhaiset häviöt, pieni tilantarve ja elektromagneettinen häiriöiden immuniteetti; haasteina ovat hauraus, asennuskustannukset sekä liitys- ja taivutushäviöt.

Historian keskeisiä virstanpylväitä ovat Kao ja Hockhamin 1966 ehdotus kuituoptiikan viiveestä ja 1970 ensimmäinen käytännöllinen alhaishäviöinen kuitu Corningin tehtaalla.