Licht und Lichtwellenleiter
Licht ist das schnellste und leistungsfähigste Medium zur Datenübertragung: Für die Strecke von der Erde zum Mond benötigt ein Lichtimpuls nur 1,3 Sekunden. Damit Lichtimpulse in Kabeln transportiert werden können, ist ein optisches System erforderlich, der Lichtwellenleiter (LWL).
Lichtwellenleiter sind feine Fasern aus Quarzglas. Sie transportieren trotz ihres geringen Durchmessers von nur 0,125 Millimetern rund 5000 mal mehr Daten als Kupferadern mit digitaler Übertragung. Auch in den Leitungseigenschaften sind Lichtwellenleiter weit überlegen. Während bei herkömmlichen Kupferkabeln alle drei Kilometer ein Regenerator erforderlich ist, können Lichtwellenleiter Informationen über 80 Kilometer oder weiter ohne Verstärkung transportieren. Ausserdem sind sie gegen elektromagnetische Störungen nahezu unempfindlich.
Glasfasern aus hochreinem Quarzglas
Für die Datenkommunikation werden Glasfasern aus hochreinem Quarzglas verwendet. Sie bestehen aus einem optisch dichteren Kern und einem optisch dünneren Mantel. Die Datenübertragung beruht auf dem Prinzip der Totalreflexion an der Grenzfläche zwischen Kern und Mantel. Leitet man einen Lichtstrahl unter einem bestimmten Winkel in den optisch dichteren Kern ein, wird er am Übergang zum optisch dünneren Mantel nicht gebrochen, sondern total reflektiert. Die eingeleiteten Lichtimpulse können sich also nur im Kern des Leiters ausbreiten und werden innerhalb der Faser geführt.