Оптоволоконная связь

В основе оптоволоконной связи лежит закон Синеллиуса: если при пересечении границы двух сред скорость света во второй среде выше, чем в первой, луч отклоняется от нормали на больший угол. При увеличении угла падения, угол преломления будет увеличиваться, пока преломленный луч не совпадет с перпендикуляром, или угол отражения не станет критическим.

Угол преломления более 90° по сути означает, что луч не выйдет за пределы стекла и останется внутри стеклянного бруса, - то есть, он не преломится, а отразится от границы стекла с воздухом. Это явление называется полным внутренним отражением.

Этот эффект лежит в основе оптоволоконной связи. Свет, поступая с одного конца в тончайшее стекловолокно под очень большим углом, в дальнейшем вынужден распространяться вдоль этого волокна, не покидая его пределов, раз за разом отражаясь от его стенок, поскольку угол его падения не достаточен, чтобы вырваться за его пределы, благодаря чему на противоположном конце выход оптического сигнала практически не теряет в интенсивности.

Современное оптоволокно, используемое в оптоволоконных системах, представляет собой прозрачные стеклянные волокна, которые проводят свет от одного конца до другого с минимальными потерями. Конструктивно, такое оптоволокно состоит из ядра, оптической оболочки и защитной оболочки. Ядро и оптическая оболочка обычно выполнены из стекла, реже - пластика, защитная оболочка, как правило, из пластика. Ядро оптоволокна пропускает световой сигнал, а оптическая оболочка обеспечивает полное внутреннее отражение света в ядре и его прохождение по всей длине. Защитная оболочка предназначена для защиты ядра и оптической оболочки от внешних воздействий. Толщина оптоволокна сопоставима с толщиной человеческого волоса (125 мкм – оптоволокно, 85 мкм – волос).