lasikuituoptiikan

Lasikuituoptiikka on optiikan ala, joka tutkii valon ohjaamista ohuissa lasi- tai polymeerikuiduissa. Kuitu koostuu ytimestä (core) ja sen ympäröivästä kuoresta (cladding). Ytimen taitekerroin on suurempi kuin kuoren, mikä mahdollistaa valon kokonaisheijastuksen ja sen pitämisen kuidussa pitkienkin matkojen ajan. Kuituja on sekä lasista että muovista valmistettuja; yleisimmät rakenteet ovat single-mode- ja multi-mode -kuitu.

Historia: 1960– ja 1970-luvuilla kehitettiin kuitutekniikkaa ja osoitettiin, että valon voi siirtää kuidun kautta. 1970-luvulla saavutettiin kaupallinen ratkaisu, ja kuitujen käytöstä tuli perustaa moderneihin telekommunikaatiojärjestelmiin. Nykyisin lasikuituoptiikka muodostaa maailmanlaajuisen tele- ja tietoverkkojen sekä monien lääketieteellisten sovellusten perustan.

Toimintaperiaate: kokonaisheijastus aiheutuu taitekerrointen erotuksesta. Ytimen leveys ja käytetty aallonpituus määrittävät, kuinka monta tilaa valo voi kulkea (single-mode vs multi-mode). Yleisimmät aallonpituudet telekommunikaatiossa ovat noin 800–1650 nanometriä.

Sovellukset: teleyhteydet ja dataverkot, lääketieteelliset endoskooppiset laitteet sekä teolliset sensorit sekä kuitulaserit. Kehitteillä on uusia kuitumateriaaleja ja rakenteita, kuten hollow-core-kuituja sekä fotoniikkakristallikuituja.

Edut ja haasteet: kuidut tarjoavat suuren kaistanleveyden, alhaiset häviöt pitkillä etäisyyksillä ja immuniteetin sähkömagneettiselle häiriölle; haasteita ovat kuidun hauraus, taivutusrajoitukset, liitännöiden monimutkaisuus ja hinta. Tulevaisuudessa tutkimus keskittyy entistä pienempiin, nopeampiin ja kestävämpiin kuitujärjestelmiin sekä uusiin kuitumateriaaleihin.