Światłowody wykorzystują zjawisko całkowitego wewnętrznego odbicia. Zachodzi ono w ośrodkach, w których światło porusza się wolniej niż na zewnątrz. Dzieje się tak np. na granicy wody lub szkła i powietrza. Pierwszą próbę przeprowadzenia światła szklaną nicią podjął w 1880 roku inżynier William Wheeler z Concord (Massachusets, USA). Wheeler nazwał swój patent rurociągiem świetlnym i planował oświetlać nim domy. To zastosowanie nie sprawdziło się na szerszą skalę, bo zwykłe żarówki są praktyczniejsze.
Głównym zadaniem światłowodów stało się przenoszenie danych komputerowych, np. obrazów i dźwięków. Światłowody służą też podczas operacji chirurgicznych do oświetlania i obserwacji zakamarków ciała (na przykład wewnątrz żołądka, naczyń krwionośnych).
Typowe włókno światłowodowe składa się z rdzenia, płaszcza i osłony. Rdzeń jest zrobiony ze szkła kwarcowego (dwutlenku krzemu), grubości od kilku do kilkuset mikrometrów. Im mniejsza średnica, tym dalej można przesłać impuls bez zakłóceń. Szkło musi być wolne od wszelkich zanieczyszczeń.
Kable światłowodowe zwykle zawierają kilkadziesiąt włókien połączonych we wspólnej osłonie. Prawidłowo zamontowane są niezawodne, odporne na zakłócenia elektryczne, zmiany temperatury i wilgoć. Podsłuch przesyłanych przez nie danych jest prawie niemożliwy.
Promienie we włóknie: Informacje są przekształcane w błyski światła laserowego. Wędrują wewnątrz rdzenia, odbijając się rykoszetem od jego ścianek. Odbiornik zmienia je z powrotem na informacje.
Wiele wiązek światła lub jedna:
Wielomodowe: Może w nich biec wiele promieni świetlnych jednocześnie. Gruby rdzeń ma około 50 um (1 um to jedna milionowa metra).
Jednomodowe: W cienkim rdzeniu (9 um) biegnie jedna wiązka światła. Używa się ich do przekazywania światła na duże odległości.
Gdzie jeszcze?
Poza zwykłymi łączami telefonicznymi, światłowody wykorzystuje się też w sieciach telekomunikacyjnych w elektrowniach, bo nawet tam przekazują informacje bez uszczerbku na jakości. W telewizji (poza oczywiście telewizją kablową) sprawdzają się też w audycjach “na żywo”, bo umożliwiają ruch kamer i minikarer z dużą swobodą. Domena światłowodów to także lokalne sieci komputerowe, sprawdzają się ponadto w samolotach i statkach – okablowanie nimi pojazdów zmniejsza ryzyko iskrzenia, a co za tym idzie – pożaru.