Światłowody a włókna optyczne - różnice w skrócie
 

Materiał i konstrukcja włókien światłowodowych lub falowodów optycznych zależą od obszarów zastosowań lub zadań, które mają być wykonywane przy użyciu światła prowadzącego. Rozróżnia się tu dwa obszary.
 

Włókna światłowodowe służące do transportu sygnałów świetlnych na określoną powierzchnię wyjścia światła z niewielkimi stratami lub nadmiernym promieniowaniem. Zazwyczaj są to diody LED, które są instalowane na płytkach drukowanych i których wiązka światła jest skierowana np. na przedni panel obudowy. Przewodzone światło nie jest modulowane, co oznacza, że nie jest "ładowane" innymi sygnałami.

Takie światłowody to rozwiązania oszczędzające miejsce, łatwe w montażu i ostatecznie opłacalne. Jednocześnie zdalne umiejscowienie elementów elektronicznych zapewnia bardzo dobrą ochronę przed wyładowaniami elektrostatycznymi (ochrona ESD), co jest równie korzystne dla operatora, jak i dla konserwacji podzespołów.

Światłowody wykonane są z wytrzymałych, wysokowydajnych tworzyw sztucznych, które zapewniają wysoką wydajność świetlną i jednorodne oświetlenie bez nadmiernego napromieniowania. Są one dostępne w wersji sztywnej i elastycznej z różnymi kształtami główek na powierzchni emitującej światło. 

Kable światłowodowe (LWL) transmitują sygnały optyczne, które są ostatecznie przekształcane na sygnały elektryczne. W tym celu światło jest modulowane. Wymaga to przetwornika sygnałów elektrycznych na sygnały optyczne, zarówno po stronie nadawczej jak i odbiorczej. Zapewnia również galwaniczną separację elementów elektrycznych połączonych za pomocą linii transmisji światłowodowej.

Do produkcji kabli z włókna szklanego używa się tworzyw sztucznych o wysokiej czystości. Średnice włókien światłowodowych wynoszą od 3,5 do 1500 mikrometrów, w zależności od długości fali światła. Włókno szklane składa się z rdzenia i okładziny jako otaczającej je ściany, jak również innych warstw ochronnych. Światło jest kierowane przez całkowite odbicie na ścianach z włókna szklanego. Przy całkowitym odbiciu, światło jest odbijane na powierzchni bez prawie żadnych strat. Średnica jest tak dobrana, że przy określonej długości fali, kąt padania na ścianę włókna pozostaje tak mały, że żadne światło nie opuszcza włókna. Transmisja za pomocą włókien szklanych jest bardzo mało stratna, co z kolei pozwala na uzyskanie długich torów transmisyjnych w dwucyfrowym zakresie kilometrów. Przy pomocy światłowodów jednomodowych sygnały mogą być przesyłane nawet na odległość do 100 km. Włókna wielomodowe są natomiast bardziej odpowiednie na krótsze odległości. Mają one większą średnicę, co oznacza, że mogą przenosić więcej danych, ale również więcej światła załamuje się we włóknach. Powoduje to degradację sygnału lub zniekształcenia na większych odległościach.

Długość fali światła umożliwia uzyskanie bardzo dużych prędkości transmisji danych aż do zakresu gigahercowego na sekundę. Zapewnione jest również zabezpieczenie przed wpływami elektromagnetycznymi. Jednak kable światłowodowe są wrażliwe na silne zginanie. Osłona włókien może szybko ulec uszkodzeniu. Ta właściwość sprawia, że można wykorzystać kable światłowodowe do zadań pomiarowych. Na tej podstawie opracowano czujniki światłowodowe, za pomocą których można rozwiązać niemal każde zadanie związane z monitorowaniem lub kontrolą w badaniach i rozwoju, a także w przemyśle i gospodarstwach domowych. Światłowodowe linie przesyłowe są  niezawodne i trwałe, ale ich budowa wiąże się z wyższymi kosztami,

Ze względu na specjalne właściwości materiałowe włókien światłowodowych, zaleca się stosowanie specjalnych narzędzi do montażu. Dzięki technologii FO i akcesoriom, ściąganie, splatanie i zaciskanie włókien światłowodowych za pomocą odpowiednich złączy jest tak samo łatwe jak w przypadku kabli miedzianych.

Zastosowanie światłowodów

Światłowody stosowane są wszędzie tam, gdzie konieczna jest wizualizacja stanu lub informacji o postępie procesów technicznych. Mogą to być, np. stany przełączania urządzeń elektrycznych, informacje optyczne z komputera pokładowego pojazdu lub informacje dla operatora pochodzące z specjalnie zamkniętych komponentów elektrycznych.

Kable światłowodowe używane są również do komunikacji przewodowej. Ze względu na swoje korzystne właściwości zastąpiły one w wielu miejscach klasyczny kabel miedziany. Tak właśnie budowane są dzisiejsze systemy komunikacyjne z wykorzystaniem kompletnych sieci światłowodowych.

Ponadto włókna optyczne są wykorzystywane do elastycznego transportu światła laserowego o określonej długości fali. Jest to podstawa np. dla urządzeń w technologii medycznej lub do obróbki materiałów. W technice pomiarowej,  czujniki światłowodowe są wykorzystywane do różnorodnych i precyzyjnych pomiarów. Oświetlenie dla mikroskopów i innych urządzeń roboczych, jak również oświetlenie budowlane i dekoracyjne, często realizowane jest również przy pomocy światłowodów.

Wskazówki dotyczące układania kabli światłowodowych

Kable światłowodowe nie mogą być mocno wygięte podczas instalacji. Promień gięcia nie powinien być mniejszy niż dwa centymetry, aby uniknąć uszkodzeń. Podczas wciągania kabla światłowodowego nie wolno wywierać na niego nadmiernego naprężenia mechanicznego. Niektóre kable są już wyposażone w zintegrowany system odciążający. Podczas układania w rurach ochronnych lub na wspornikach montażowych kabel światłowodowy musi być również chroniony przed ostrymi krawędziami i zagięciami.

Powierzchnia kabli światłowodowych nie powinna być uszkodzona, tak aby światło nie wydostawało się w niewłaściwym miejscu i aby pożądana emisja nie została zmniejszona w określonym punkcie wyjścia.