Eine Glasfaserverbindung ist ein Gerät, das Daten zwischen zwei Punkten sendet, indem es Licht durch eine Glasfaser sendet, die das Licht zum anderen Ende der Verbindung leitet. Jede Glasfaserverbindung enthält die Glasfaser selbst, einen Sender und einen Empfänger. Einige Verbindungen haben auch Verstärker auf der Faser zwischen Sender und Empfänger, um die Leistung über längere Verbindungen aufrechtzuerhalten. Glasfaserverbindungen sind in der modernen Kommunikationstechnik von großer Bedeutung und werden für Anwendungen wie Telefone, Internetverbindungen und Kabelfernsehen verwendet.
Optische Fasern können für die Kommunikation verwendet werden, da sie relativ flexible Materialien sind, die als Wellenleiter verwendet werden können, die die Richtung der elektromagnetischen Wellen leiten, wenn sie sich durch die Faser bewegen. Die Faser besteht aus zwei Teilen, einem äußeren Mantel und einem inneren Kern. Der Kern hat einen höheren Brechungsindex als der Mantel, was bedeutet, dass sich das Licht im Kern langsamer ausbreitet. Trifft Licht auf eine Grenze zwischen dem Medium, das es durchquert, und einem anderen Medium mit einem niedrigeren Brechungsindex, wird dieses Licht vollständig von der Grenze reflektiert, wenn es in einem ausreichend großen Winkel auftrifft, was als Totalreflexion bezeichnet wird. Durch das vollständige Umschließen des Kerns mit Material mit einem niedrigeren Brechungsindex kann Licht auf den Kern beschränkt werden, während es die Länge der Faser durchläuft, wodurch die Dämpfung des Signals minimiert wird.
Optische Fasern bestehen normalerweise aus Quarzglas (Siliziumdioxid oder SiO2). Manchmal werden auch andere Glasarten verwendet, wie Fluorid- und Phosphatgläser, und einige Fasern werden aus kristallinen Substanzen wie Korund hergestellt. Der Kern und der Mantel sind jeweils mit kleinen Mengen anderer Substanzen dotiert, um ihre Brechungsindizes zu erhöhen oder zu senken, so dass durch die Faser laufendes Licht im Kern gehalten wird.
Der Sender in einer faseroptischen Verbindung ist normalerweise eine Leuchtdiode oder Laserdiode, die beide Licht erzeugen, indem sie Elektrizität durch einen Halbleiter leiten. Dieses Licht wird dann in einem Winkel in die Faser abgegeben, der eine innere Totalreflexion im Kern verursacht. Informationen werden im Licht durch Variationen ihrer Intensität, Phase oder Polarisation kodiert. Am anderen Ende der Glasfaserverbindung befindet sich ein Fotodetektor, ein Gerät, das Licht erkennt und als Empfänger fungiert. Der zu diesem Zweck am häufigsten verwendete Fotodetektortyp ist eine Fotodiode, die einen Halbleiter verwendet, um einfallendes Licht in elektrische Signale umzuwandeln.
Glasfaserverbindungen sind ein wesentlicher Bestandteil der modernen Kommunikation und werden aufgrund ihres geringen Gewichts, ihres geringen Signalverlusts und ihrer Immunität gegen elektromagnetische Störungen, die elektrische Kabel stören können, häufig verwendet. Ihre Kapazität ist enorm, und eine einzelne Glasfaserverbindung kann Hunderttausende von Kanälen für Telefonverbindungen haben. Sie sind kostspieliger in der Herstellung und Wartung als elektrische Verbindungen und werden daher hauptsächlich zum Übertragen von Signalen für eine große Anzahl von Ferntelefon- und Internetverbindungen verwendet, wobei die elektrische Übertragung für die meisten kürzeren Verbindungen verwendet wird. Dies beginnt sich jedoch in einigen Bereichen mit der steigenden Nachfrage nach Internetbandbreite zu ändern, was zur Schaffung von Internetdiensten mit hoher Bandbreite auf der Grundlage von Glasfaserverbindungen führt, die den Benutzer bis nach Hause oder ins Büro führen.