lysleder

Lysleder, en fiber af glas, plast eller et andet dielektrisk materiale, der er i stand til at transmittere lys over lange afstande med små tab. Den første demonstration af princippet blev udført i 1870 af den britiske fysiker John Tyndall, der viste, at lys kunne fanges i en vandstråle og blive afbøjet sammen med denne. Det varede dog næsten 100 år, før forudsætningerne for praktisk anvendelse af lysledere i form af optiske fibre var til stede.

En optisk fiber fremstilles ud fra en silikatbaseret glasstang, hvis brydningsforhold er bragt til at variere på en kontrolleret måde hen over tværsnittet ved tilsætning af germanium eller fosfor. Glasstangen opvarmes til ca. 2000 °C og trækkes ud, til den har en diameter på 0,1-0,2 mm. Med stor renhed og homogenitet kan de optiske tab reduceres så meget, at lys med bølgelængder omkring 1,3 μm og 1,5 μm i det nær-infrarøde område kan transmitteres over 10-15 km, før intensiteten er halveret. Ved at undgå mikroskopiske revner i overfladen opnår man, at fiberen bliver bøjelig med en trækstyrke svarende til stål. Den mekaniske styrke kan forøges yderligere ved at kombinere optiske fibre med metaltråde eller plastfibre. Afhængigt af anvendelsen omgives fibrene i lyslederkabler af et varierende antal indeslutninger af plast eller metal som beskyttelse mod påvirkninger fra omgivelserne.

Evnen til at lede lys er baseret på refleksion eller brydning. Lys, der indefra rammer fiberens overflade under en vinkel, der er mindre end en vis kritisk værdi, bliver totalreflekteret og vil derfor forblive inde i fiberen. Den samme effekt opnås i en step-indeks-fiber, der er opbygget af en central kerne, hvor brydningsforholdet er større end i den omgivende kappe. I en gradet-indeks-fiber aftager brydningsforholdet gradvist fra aksen ud mod omkredsen af kernen. I en sådan fiber vil lysstrålerne ikke bevæge sig i rette linjer, men følge serpentinagtige baner langs aksen.

De mest udbredte anvendelser af lysledere er til optisk kommunikation og optiske sensorer. Andre anvendelser omfatter laserkirurgi, hvor optiske fibre muliggør indgreb på steder, der ellers er utilgængelige; endoskopi, hvor et organiseret bundt af optiske fibre benyttes til at overføre billeder, fx fra indre organer, samt punktbelysning, fx i montrer, hvor almindelig belysning ville give en skadelig varmepåvirkning.