סיב אופטי הוא סיב מחומר שקוף (בדרך כלל זכוכית) המאפשר העברת אור מקצהו האחד לאחר, ומבוסס על העקרון הפיזיקלי הנקרא "החזרה גמורה (או החזרה מלאה) של קרן אור".

את הרעיון להשתמש בסיבי זכוכית להעברת מידע הגה החוקר הסיני צ'ארלס קאו (Charles Kao) ב-1966. הוא הבחין ביתרונות של שיטה זו על פני העברת אותות חשמליים בכבלי נחושת, שבהם האות סובל מניחות גבוה ככל שהמרחק (אורך הכבל) גדל. ב-1970 יוצר הסיב האופטי הראשון על ידי מספר חוקרים בחברת הזכוכית האמריקאית קורנינג.

מבנה וטכנולוגיה

הסיב מורכב מליבה (core) ומעטפת (cladding) ששתיהן שקופות. מקדם השבירה של הליבה גבוה מעט מזה של המעטפת החיצונית ובכך יוצר מצב בו קרני האור "לכודות" בתוך הסיב ונעות לאורכו גם בפניות או בפיתולים. המעטפת מצופה בשכבת מגן דקה נוספת (jacket) עשויה מפלסטיק, שמטרתה להגן על המעטפת מפני שריטות ומכות (האור אינו מתקדם בתוך שכבה זו אלא רק בתוך שכבות הזכוכית הפנימיות). חוזק מכני מוקנה על ידי עטיפה בשכבת מגן נוספת (לרוב מקוולר) ששומרת על שלמות השכבות הפנימיות ומונעת כיפוף יתר.

בתקשורת אופטית האותות בסיב האופטי הם בתחום האינפרה אדום בשלושה תחומים עיקריים של אורכי גל: סביב 850 ננומטר, סביב 1310 ננומטר, או סביב 1550 ננומטר. מאחר שהנחת כבלים אופטיים היא פעולה יקרה ומורכבת המצריכה תיאום בין גופים רבים, כבל סיב אופטי(אנ') מכיל בדרך כלל כמה עשרות סיבים אופטיים כדי למזער צורך בהחלפת הכבל. השימוש בסיבים בתקשורת הוא בדרך כלל בזוגות; סיב אחד משמש לשליחת נתונים והשני לקבלתם.

סיבים אופטיים נחלקים לשני סוגים:

• חד-אופֶן (singlemode) – סיבים בהם מועבר מידע באופן (mode) יחיד על מנת למנוע הפרעות ולהגיע למרחקי שידור ארוכים. בסיבים אלו אפשר להעביר מידע למרחקים של מעל 100 קילומטר. הם נפוצים בעיקר ברשתות WAN, בין ערים, בין מדינות ובכבלים תת-מימיים. סיבי single mode לתקשורת הם בדרך כלל בעלי מעטפת בקוטר 125 מיקרון, וליבה בקוטר 9 מיקרון, והם עטופים בשכבת מגן בעובי 125 מיקרון. סיב כזה מסומן לעיתים 9/125/125. סדר המספרים הוא ליבה, מעטפת, שכבת מגן.
• רב-אופֶן (multimode) – סיבים בהם מועבר מידע במספר אופנים במקביל. שיטה זו מוגבלת למדי, כיוון שבסיב כזה קיימים מספר מסלולים בהם יכול האור לעבור, ולכן פולס אור קצר בכניסה ימרח במוצא, מה שמגביל את קצב התקשורת בסיב ואת מרחק השידור. סיבי multimode זולים וקלים לייצור ולכן הם בשימוש ביישומים שבהם לא נדרש רוחב פס גבוה. בסיבים אלו משתמשים להעברת מידע למרחקים של 300 עד 500 מטר, הם נפוצים בשימוש במיוחד ברשתות מקומיות, בתוך בניינים או בין בניינים סמוכים. סיבי multimode עבים יותר מסיבי singlemode – הליבה שלהם היא בדרך כלל בקוטר 50 או 62.5 מיקרון.

מקובל להבדיל בין סיבי single mode לסיבי multimode על ידי שימוש במעטפת חיצונית בצבע שונה – צהוב ל-singlemode וכתום ל-multimode.

לסיב אופטי רמת ניחות נמוכה מאוד, עובדה המאפשרת מעבר מרחקים גדולים מאוד ללא צורך בהגברת האות. הנפיצה הנמוכה של הזכוכית מאפשרת העברת נתונים בקצבים גבוהים מאוד. הטכנולוגיה מאפשרת כיום העברת נתונים בקצבים של עד 40 מיליארד סיביות לשנייה (40 גיגביט – Gigabit), אך באמצעות טכנולוגיות חדשות ושליחת נתונים במספר אורכי גל שונים בו זמנית (WDM), מתאפשרים קצבים הנמדדים באלפי מיליארדים (טרה-ביט – Tera bit) של סיביות בשנייה.

בקצה המשדר מוצב לייזר שהופך את האות החשמלי לאות אופטי, בקצה הקולט ממוקם מקלט – רכיב המשתמש בגלאי להמרת האותות האופטיים המתקבלים לאותות חשמליים.

בשנת 2011 פיתחו מדענים סיב אופטי שמורכב מליבה של אבץ סלני, חומר מוליך למחצה, המאפשר לאור לעבור דרך אורכי גל גבוהים יותר.^[1