Was ist Glasfasertechnologie?

Faseroptische Technologie bezieht sich auf dünne Fasern, die Licht durch interne Brechung übertragen. Der Bereich Faseroptik untersucht die praktischen Anwendungen dieser Technologie. Obwohl erstmals in den 1840er Jahren erfunden, umfassen die Anwendungen des 21. Jahrhunderts Telekommunikation und Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung über das Internet. Obwohl Siliziumdioxid immer noch das kostengünstigste Material bei der Herstellung von Glasfasertechnologie ist, bringen neue Materialien gewisse Vorteile mit sich. Neben dem Transport von Informationen hat die Technologie andere praktische Anwendungen, einschließlich der Übertragung von Elektrizität.

Ein einziger Lichtwellenleiter ist die Basis für alle Lichtwellenleiter-Technologien. Jede Faser besteht aus mehreren Schichten, wobei der innere Kern für den Zweck der Faser am relevantesten ist. Das Licht wird im Kern von Anfang bis Ende reflektiert, wobei diese interne Reflexion garantiert, dass kein Licht verloren geht. Dieses Prinzip zeigt sich daran, dass nur die Enden von Lichtwellenleitern hell leuchten. Der Durchmesser des Kerns reguliert die Effizienz der Lichtübertragung; ein größerer oder kleinerer Durchmesser verändert den Brechungswinkel des Lichts und beschleunigt oder verlangsamt so die Transmissionsrate.

Französische Wissenschaftler demonstrierten in den 1840er Jahren erstmals die Grundlagen der faseroptischen Technologie. Ein amerikanischer Wissenschaftler erfand Anfang der 1950er Jahre die erste moderne optische Faser. Verschiedene Beiträge von Wissenschaftlern aus aller Welt bewiesen die modernen Anwendungen der Faseroptik: ein Medium zur Übertragung von Telekommunikation. Die Glasfasertechnologie war ein idealer Kandidat, da die Datenübertragungsrate und -geschwindigkeit deutlich höher war als bei früheren Metalldrähten.

Mit dem Aufkommen des World Wide Web in den frühen 1990er Jahren wurde die Glasfasertechnologie erneut als effizienteste Methode angenommen, um das nahezu exponentielle Wachstum des Internets zu bewältigen. In Verbindung mit Telekommunikationssatelliten bilden land- und unterseeische Glasfaserkabel das Rückgrat des Übertragungsnetzes des Internets. Der steigende Datenverkehr durch Peer-to-Peer-Netze und Video-Sharing-Websites wird den weiteren Ausbau dieses Glasfasernetzes erforderlich machen.

Eine Reihe von Materialien sind die Basis für die Lichtwellenleiter-Technologie. Der häufigste Bestandteil einer Glasfaser ist Siliziumdioxid. Obwohl Siliciumdioxid ein ausgezeichnetes Lichtübertragungsmedium ist, hat die neuere Forschung zur Beschichtung von Siliciumdioxidfasern mit Aluminiumdioxid zu einer höheren Übertragungseffizienz geführt. Fluorid- und Phosphatglas sind weitere beliebte Materialien, die jeweils deutliche Vorteile gegenüber Siliziumdioxid aufweisen. Ab 2011 machen die relativ höheren Kosten dieser Materialien sie zu einer weniger beliebten Wahl für Hersteller.

Neben der Datenübertragung kann die Glasfasertechnik auch Strom übertragen. Obwohl weniger effizient als Kupferdraht, erfordern bestimmte Anwendungen, dass ein Stromkabel kein Metall enthält. Beispielsweise würden von MRT-Geräten erzeugte Magnetfelder den Kupferdraht stören und das Gerät funktionsunfähig machen. Glasfaser-Stromkabel beseitigen dieses Problem.