Cum a fost inventată fibra optică

Fibra optică este transmisia conținută de lumină prin tije lungi de fibre din sticlă sau din material plastic. Lumina călătorește prin procesul de reflectare internă. Mediul de miez al tijei sau cablului este mai reflectorizant decât materialul din jurul miezului. Acest lucru face ca lumina să rămână reflectată în miez, unde poate continua să călătorească prin fibră. Cablurile din fibră optică sunt utilizate pentru a transmite voce, imagini și alte date la aproape viteza luminii.

Cercetătorii Corning Glass Robert Maurer, Donald Keck și Peter Schultz au inventat sârmă din fibră optică sau „Fibre optice cu undă ondulată” (brevet # 3.711.262) capabil să transporte 65.000 de ori mai multe informații decât sârmele de cupru, prin intermediul cărora informațiile purtate de un model de unde de lumină ar putea fi decodate la o destinație chiar și o mie de mile departe.

Metodele de comunicare prin fibră optică și materialele inventate de acestea au deschis ușa spre comercializarea fibrelor optice. De la serviciul de telefonie pe distanțe lungi la

• 1854: John Tyndall a demonstrat Royal Society că lumina poate fi condusă printr-un flux curb de apă, dovedind că un semnal luminos ar putea fi îndoit.
• 1880: Alexander Graham Bell a inventat „PHOTOPHONE", care a transmis un semnal vocal pe un fascicul de lumină. Bell a focalizat lumina soarelui cu o oglindă și apoi a discutat într-un mecanism care vibra oglinda. La capătul de primire, un detector a ridicat fasciculul vibrator și l-a decodificat înapoi în voce, la fel cum a făcut un telefon cu semnalele electrice. Cu toate acestea, multe lucruri - o zi tulbure, de exemplu - ar putea interfera cu fotofonul, determinând Bell să oprească orice alte cercetări cu această invenție.
• 1880: William Wheeler a inventat un sistem de conducte ușoare căptușite cu un înveliș extrem de reflectorizant care ilumina casele prin utilizarea luminii de la o lampă cu arc electric plasat în subsol și direcționarea luminii din jurul casei cu conducte.
• 1888: Echipa medicală din Roth și Reuss din Viena a folosit tije de sticlă îndoite pentru a lumina cavitățile corpului.
• 1895: inginerul francez Henry Saint-Rene a proiectat un sistem de tije de sticlă îndoite pentru ghidarea imaginilor ușoare într-o încercare de televiziune timpurie.
• 1898: americanul David Smith a solicitat un brevet pe un dispozitiv cu tijă de sticlă îndoită pentru a fi folosit ca lampă chirurgicală.
• Anii 1920: englezul John Logie Baird și americanul Clarence W. Hansell a brevetat ideea de a folosi tablouri de tije transparente pentru a transmite imagini pentru televiziune, respectiv facsimile.
• 1930: studentul medical german Heinrich Lamm a fost prima persoană care a asamblat un pachet de fibre optice pentru a transporta o imagine. Scopul lui Lamm era să privească în interiorul părților inaccesibile ale corpului. În timpul experimentelor sale, a raportat că a transmis imaginea unui bec. Cu toate acestea, imaginea era de proastă calitate. Efortul său de a depune un brevet a fost refuzat din cauza brevetului britanic al lui Hansell.
• 1954: olandez om de stiinta Abraham Van Heel și savantul britanic Harold H. Hopkins a scris separat articole despre pachetele de imagini. Hopkins a raportat pe imagini pachete de fibre necladate, în timp ce Van Heel a raportat pe pachete simple de fibre acoperite. El a acoperit o fibră goală cu o acoperire transparentă cu un indice de refracție mai mic. Acest lucru a protejat suprafața de reflexie a fibrelor de distorsiuni exterioare și a redus mult interferențele dintre fibre. La acea vreme, cel mai mare obstacol în calea unei utilizări viabile a fibrei optice a fost acela de a obține cea mai mică pierdere de semnal (lumină).
• 1961: Elias Snitzer de la American Optical a publicat o descriere teoretică a fibrelor cu un singur mod, o fibră cu un miez atât de mic încât ar putea transporta lumină cu un singur mod de ghidare de undă. Ideea lui Snitzer a fost în regulă pentru un instrument medical care arăta în interiorul omului, dar fibra avea o pierdere ușoară de un decibel pe metru. Dispozitivele de comunicații trebuiau să funcționeze pe distanțe mult mai lungi și necesitau o pierdere de lumină de cel mult zece sau 20 de decibeli (o măsurare a luminii) pe kilometru.
• 1964: Dr. C.K. a identificat o specificație critică (și teoretică). Kao pentru rază lungă de acțiune comunicare dispozitive. Specificația a fost de zece sau 20 de decibeli de pierdere de lumină pe kilometru, ceea ce a stabilit standardul. De asemenea, Kao a ilustrat necesitatea unei forme de sticlă mai pure care să contribuie la reducerea pierderilor de lumină.
• 1970: O echipă de cercetători a început să experimenteze cu silice topită, un material capabil de o puritate extremă, cu un punct de topire ridicat și un indice de refracție scăzut. Cercetătorii Corning Glass Robert Maurer, Donald Keck și Peter Schultz au inventat sârmă sau fibră optică "Fibre optice cu ghid de undă" (brevetul nr. 3.711.262) capabil să transporte de 65.000 de ori mai multe informații decât sârmă de cupru. Acest fir permitea decodificarea informațiilor purtate de un model de unde de lumină la o destinație chiar și la o mie de mile distanță. Echipa a rezolvat problemele prezentate de Dr. Kao.
• 1975: Guvernul Statelor Unite a decis să conecteze calculatoarele la sediul NORAD din Cheyenne Mountain, folosind fibră optică pentru a reduce interferențele.
• 1977: Prima optică telefon sistemul de comunicații a fost instalat la aproximativ 1,5 mile sub centrul orașului Chicago. Fiecare fibră optică transporta echivalentul a 672 de canale vocale.
• Până la sfârșitul secolului, peste 80 la sută din traficul pe distanțe lungi din lume a fost transportat pe cabluri cu fibre optice și 25 de milioane de kilometri. Cablurile proiectate de Maurer, Keck și Schultz au fost instalate în întreaga lume.

Următoarele informații au fost trimise de Richard Sturzebecher. A fost publicat inițial în publicația Army Corp „Monmouth Message”.

În 1958, la Laboratorul Corpului de Semnalizare al Armatei SUA din Fort Monmouth, New Jersey, managerul Cablului de cupru și al firului ura ura problemelor de transmitere a semnalului cauzate de fulgere și apă. El a încurajat managerul de cercetare a materialelor Sam DiVita să găsească un înlocuitor pentru cupru sârmă. Sam a crezut că ar putea funcționa semnalele de sticlă, fibre și lumină, dar inginerii care au lucrat pentru Sam i-au spus că o fibră de sticlă se va sparge.

În septembrie 1959, Sam DiVita l-a întrebat pe lt. Richard Sturzebecher dacă știe să scrie formula pentru o fibră de sticlă capabilă să transmită semnale luminoase. DiVita aflase că Sturzebecher, care participa la Școala de semnal, a topit trei sisteme de sticlă triaxială folosind SiO2 pentru teza sa din 1958 la Universitatea Alfred.

Sturzebecher știa răspunsul. În timp ce utilizați un microscop pentru a măsura indexul de refracție pe ochelarii SiO2, Richard a dezvoltat o durere de cap severă. Pulberile de sticlă SiO2 de 60% și 70% de la microscop au permis ca cantitățile mai mari și mai mari de lumină albă strălucitoare să treacă prin diapozitivul microscopului și în ochii lui. Amintindu-ți durerile de cap și lumina albă strălucitoare de la SiO2 ridicat sticlă, Sturzebecher știa că formula va fi SiO2 ultra pur. Sturzebecher a știut, de asemenea, că Corning a făcut praf de SiO2 de înaltă puritate oxidând SiCl4 pur în SiO2. El a sugerat ca DiVita să-și folosească puterea pentru a acorda un contract federal lui Corning pentru a dezvolta fibra.

DiVita lucrase deja cu oamenii de cercetare Corning. Dar a trebuit să facă publică ideea, deoarece toate laboratoarele de cercetare aveau dreptul de a licita la un contract federal. Așadar, în 1961 și 1962, ideea de a utiliza SiO2 de înaltă puritate pentru o fibră de sticlă pentru a transmite lumină a fost făcută publică în cadrul unei solicitări de ofertă către toate laboratoarele de cercetare. Așa cum era de așteptat, DiVita a adjudecat contractul companiei Corning Glass Works din Corning, New York, în 1962. Finanțarea federală pentru fibra optică din Corning a fost de aproximativ 1.000.000 USD între 1963 și 1970. Semnal Corps Finanțarea federală a mai multor programe de cercetare privind fibra optică a continuat până în 1985, prin aceasta însămânțarea această industrie și producerea industriei de astăzi a multimilionelor care elimină firul de cupru în comunicații a realitate.

DiVita a continuat să lucreze zilnic la Corpul de Semnalizare al Armatei SUA la sfârșitul anilor 80 și s-a oferit voluntar ca consultant în nanoștiință până la moartea sa la 97 de ani, în 2010.