Возможно ли передавать свет по проводам? Лет 20 назад таковой вопрос имел возможность бы показаться тщетным. В действительности, для чего передавать свет по проводам, если он и без того замечательно проходит через воздушное пространство, чуть хуже — через воду и особенно отлично — в вакууме? Из невообразимых далей космоса доходит до нас свет звезд, преодолевая наряду с этим и многокилометровую толщу воздуха.
Тут стоит отыскать в памяти, что воздух не лучший проводник света. Это среда, весьма неоднородная по собственному составу. В ней имеется в любой момент множество посторонних пыли и примесей, газовых струй и потоков, областей с различной плотностью и т. п. Все это ведет к рассеянию, поглощению и отклонению частиц света. В следствии диаметр светового луча с расстоянием возрастает, а яркость его падает.
В это же время в ряде областей науки и техники нужно направленно и без искажений передавать свет на относительно громадные расстояния, к примеру для передачи световой информации, в частности изображений.
Одним из первых показался линзовый волновод — долгая трубка, покрытая изнутри светоотражающим материалом (см. Волновод). Воздушное пространство из трубы выкачивают. Так что в случае, если на одном финише трубы поместить источник света, то от него свет свободно отправится по трубе, не выходя за ее пределы. Кроме светоотражающего покрытия для фокусировки луча и коррекции изображения на некоем расстоянии (в большинстве случаев через 50—100 м) располагают линзы либо зеркала определенной формы.
Начиная с 1960-х гг. все более широкое использование стали находить стеклянные волоконные световоды — узкие (диаметром от нескольких микрометров до десятков микрометров) стеклянные нити, окруженные оболочкой из материала, показатель преломления которого должен быть меньше, чем у стекла. В этом случае свет, двигаясь по стеклянной нити, испытывает полное внутреннее отражение от границы между оболочкой и стеклом и остается полностью в световода, как бы продолжительно он ни путешествовал.
Так передают свет по проводам подобно электрическому току. И без того же как в электрических проводах часть энергии теряется на преодоление электрического сопротивления металла, в световоде также происходят утраты некоего количества света из-за «оптического сопротивления»— поглощения квантов света самим материалом светового провода. Исходя из этого ученые ищут такие материалы, в которых это поглощение было бы минимальным. Значительно чаще применяют самое прозрачное стекло — кварцевое, которое дополнительно легируют бором, титаном либо германием (см. Легирование).
В лучших волоконных световодах утраты света составляют не более 50% на пара километров длины. И эти утраты, в принципе, возможно еще уменьшить.
Световые провода активно применяются для оптической связи, к примеру, между блоками и отдельными узлами быстродействующих электронных вычислительных автомобилей. В качестве источников световых сигналов, передаваемых по таким проводам, употребляются миниатюрные полупроводниковые лазеры. Количество информации, передаваемое посредством света, возможно намного большим, чем в связи либо телеграфной связи.
А посредством многожильных световодов возможно передавать не просто свет, но кроме того изображение. Представьте себе толстый жгут, свитый из нескольких сотен стеклянных нитей. В случае, если посредством линзы на один торец жгута спроектировать изображение, то на втором финише мы заметим картину, составленную подобно мозаике из множества точек. Точка — это торец одной нити, любая из которых несет собственную часть изображения.
Волоконные световоды открывают так много возможностей, что показался кроме того особый раздел науки — волоконная оптика. А используются ее успехи практически во всех отраслях научных изучений. К примеру, жгуты и световоды из волокон диаметром 20— 50 мкм используют в медицинских устройствах для освещения внутренних полостей организма.