Princip optického vlákna poprvé demonstroval na svých přednáškách v roce 1841 Daniel Colladon pomocí proudu vody a slunečního světla. Jeho pokus zopakoval v roce 1853 John Tyndall. Na stejném principu je založena i Křižíkova fontána na pražském výstavišti. Teoretickou analýzu poprvé nastínil ve dvacátých letech minulého století Peter Debye. Na začátku šedesátých let minulého století dokázal optický kabel přenést jen 1 % světla při délce několika metrů. To bylo ale zoufale málo. V roce 1966 Charles Kuen Kao publikoval článek, ve kterém shrnul problematiku optických vláken a především se zaměřil na problém optických ztrát. Poukázal na to, že nedostatky jsou dány nečistotami materiálu. Po řadě pokusů přišel s novým materiálem – křemíkem. Díky tomu se mu podařilo vést světlo v optickém vlákně na krátké vzdálenosti beze ztrát. Za svou práci získal v roce 2009 Nobelovu cenu za fyziku.
Princip fungování optického vlákna je založen na úplném odrazu světla. Vlákno je tvořeno dvěma druhy skla. Sklo v jeho střední části má větší index lomu než obvodová vrstva. Světelný paprsek se v obvodové vrstvě úplně odráží, ale ne skokem, ale plynule. Paprsek nemá tvar lomené čáry, ale vlnovky. Světlo se šíří po trajektorii dané tvarem vlákna. Nejčastěji se optická vlákna vyrábí z SiO2, fluoridových skel s těžkými kovy apod.
Princip optického vlákna.
Zdroj: Techmania Science Center. Autor: Magda Králová. Under Creative Commons.
Optické kabely umožňují přenos obrovského množství informací (tvoří např. základ celosvětové sítě internetu). Signály přenášené optickými kabely mají digitální podobu a do optického kabelu jsou vyzařovány optoelektronickým zařízením, které převádí elektrický signál na optický. Optická vlákna se používají také v endoskopu (v lékařství na prohlížení vnitřností). Světlo, které vchází do konce jednoho svazku, je podrobeno mnohonásobnému úplnému odrazu uvnitř vláken. Ačkoli je svazek vláken různě prohnutý, světlo osvítí vnitřek žaludku. Část světla odraženého vnikne do druhého svazku vláken a vyjde ven, kde vytvoří obraz na monitoru, který lékař pozoruje. Senzory s optickými vlákny umožňují měřit řadu fyzikálních veličin obvykle s vyšší přesností a citlivostí, než to dovolovala stávající čila. Příkladem může být vláknové čidlo na měření tlaku, teploty, vzdálenosti, indexu lomu, chemické koncentrace některých látek v ovzduší apod.
