Valokuituja

Valokuituja on ohuita lasisia tai polymeerisiä kuiduja, joiden avulla voidaan siirtää valoa pitkiä matkoja suurella kaistanleveydellä. Valon ohjaus perustuu kokonaisheijastukseen: valonsäde kulkee kuidun ytimen kautta, ja ytimen sekä kuoren välisen refraktiokertoimen ero pitää valon sisäkuoressa kiertyvän.

Kuitu koostuu ytimestä (core), kuoresta (cladding) ja suojakerroksesta. Ytimen ja kuoren välillä on suurempi rekistriöiden ero, jotta valon kokonaisheijastus säilyy kuituun. Materiaalina käytetään yleisesti piidioksidia (SiO2) sekä dopauksia, jotka muokkaavat ytimen ja kuoren refraktiokertoimia. Yksinkertaisissa kuiduissa ero on suurempi kuin polymeerikuiduissa, mikä vaikuttaa suorituskykyyn.

Tyypit: yksisuuntaiset (single-mode) kuidut, joiden ydin on noin 8–10 mikrometriä, sekä monisäikeiset (multimode), joiden ytimen halkaisija on tavallisesti 50–62,5 mikrometriä. Yhteyksiä on sekä step-index- että graded-index -rakenteita. Refraktiokertoimien erot määrittävät signaalin leviämisen ominaisuuksia.

Käyttökohteet: telekommunikaatio, datakeskukset, kotiin vedettävät laajakaistaiset yhteydet (FTTH), sekä lääketiede (endoskopia) ja ympäristön mittaus- sekä sensorointijärjestelmät. Valokuituja käytetään myös ilmailu- ja teollisuusaloilla sekä mittausjärjestelmissä.

Edut ja haasteet: suuret tiedonsiirtokapasiteetit, alhainen häviö ja immuniteetti elektromagneettiselle häiriölle. Haasteita ovat lasin hauraus, asennus- ja liitäntähäviöt sekä taivutussäätö ja ympäristötekijät.

Historia: kehitystyö aloitettiin 1960-luvulla, ja käytännön kuidunvalmistus saavutettiin noin 1970-luvulla Corningin kaltaisten yritysten ansiosta. 1980-luvulla kuitutekniikka laajeni kaupalliseen käyttöön.