Hogyan találták meg a száloptikát

A száloptika a fény korlátozott átadása üvegből vagy műanyagból készült, hosszú szálú rudakon keresztül. A fény a belső visszatükrözés útján halad. A rúd vagy kábel magközege jobban tükröződik, mint a magot körülvevő anyag. Ennek következtében a fény visszatükröződik a magban, ahol továbbra is tovább haladhat a roston. A száloptikai kábeleket hang, képek és egyéb adatok továbbítására használják a fénysebesség közelében.

A Corning Glass kutatói Robert Maurer, Donald Keck és Peter Schultz találtak száloptikai vezetéket vagy "Optikai hullámvezető szálakat" (3 711 262 szabadalom), amelyek képesek hordozni 65 000-szer több információ, mint a rézhuzalon, amelyen keresztül a fényhullámok által hordozott információ dekódolható akár egy ezer mérföldre egy rendeltetési helyen. el.

A száloptikai kommunikációs módszerek és az általuk kifejlesztett anyagok megnyitotta az ajtót a száloptika kereskedelmére. A távolsági telefonszolgáltatástól a az internet és az orvostechnikai eszközök, például az endoszkóp, a száloptika ma a modern élet jelentős részét képezik.

• 1854: John Tyndall demonstrálta a Királyi Társaságnak, hogy a fény vezethető egy ívelt vízfolyáson keresztül, ezzel igazolva, hogy a fényjel hajlítható.
• 1880: Alexander Graham Bell feltalálta a "PHOTOPHONE", amely hangjelzést továbbított egy fénysugáron. Bell egy tükörrel fókuszált a napfényre, majd beszélt egy mechanizmussal, amely rezegtetett a tükörben. A fogadó végén az érzékelő felvette a rezgő sugárzást, és dekódolta vissza egy hangjába, ugyanúgy, mint egy telefon elektromos jelekkel. Sok dolog - például egy felhős nap - zavarhatja a photofont, és így Bell megállíthatja a találmány további kutatását.
• 1880: William Wheeler feltalálta a fénycsövek rendszerét, amely egy nagyon fényvisszaverő bevonattal bélelt és megvilágította az otthonakat az alagsorba helyezett elektromos ívlámpából származó fény felhasználásával, és az otthon körüli fény irányítására a csövek.
• 1888: A bécsi Roth és Reuss orvosi csapata hajlított üvegrudakat használt a testüregek megvilágítására.
• 1895: Henry Saint-Rene francia mérnök hajlított üvegrudakból álló rendszert készített a könnyű képek irányítására a korai televíziózás során.
• 1898: amerikai David Smith szabadalmat kértek egy hajlított üvegrúd-eszközön, amelyet sebészeti lámpának kell használni.
• 1920-as évek: John Logie Baird angol és amerikai Clarence W. Hansell szabadalmazta azt az elképzelést, hogy az átlátszó rudak tömbjeit használják a képek továbbítására televíziós és facsimiilekhez.
• 1930: Heinrich Lamm német orvostanhallgató volt az első, aki a fényképet hordozta. Lamm célja az volt, hogy a test hozzáférhetetlen részei belsejébe nézzen. Kísérletei során beszámolt arról, hogy egy izzó képet továbbít. A kép azonban nem volt jó minőségű. Hansell brit szabadalma miatt tagadták a szabadalom benyújtására tett erőfeszítéseit.
• 1954: holland tudós Abraham Van Heel és Harold H. brit tudós Hopkins külön írt papírokat a képalkotó kötegekről. Hopkins beszámolt a nem fedő szálak kötegeinek képalkotásáról, míg a Van Heel a köpeny szálak egyszerű kötegeiről. A csupasz szálat átlátszó burkolattal borította, amelynek törésmutatója alacsonyabb. Ez megóvta a szál visszaverődés felületét a külső torzulásoktól, és jelentősen csökkentette a rostok közötti interferenciát. Abban az időben a száloptika életképes használatának legnagyobb akadálya a legkisebb jel (fény) veszteség elérése volt.
• 1961: Elias Snitzer, az American Optical, közzétette az egymódusú szálak elméleti leírását, olyan rostból, amelynek magja olyan kicsi, hogy csak egyetlen hullámvezető üzemmódban képes fényt hordozni. Snitzer elképzelése megfelelő volt az ember belsejében lévő orvosi műszer számára, de a szál fényvesztesége méterenként egy decibel volt. A kommunikációs eszközöknek sokkal nagyobb távolságokon kell működniük, és kilométerenként legfeljebb tíz vagy 20 decibel (fénymérés) fényveszteséget kell igényelniük.
• 1964: A kritikus (és elméleti) specifikációt Dr. C.K. Kao hosszú távra közlés eszközöket. A specifikáció tíz vagy 20 decibel fényveszteség volt kilométerenként, amely meghatározta a szabványt. Kao szemlélteti az üveg tiszta formájának szükségességét is a fényveszteség csökkentése érdekében.
• 1970: Az egyik kutatócsoport kísérletezett olvasztott szilícium-dioxiddal, amely rendkívüli tisztaságú, magas olvadáspontú és alacsony törésmutatóval. A Corning Glass kutatói Robert Maurer, Donald Keck és Peter Schultz találtak száloptikai vezetéket vagy "Optikai hullámvezető szálak" (3 711 262 szabadalom) 65 000-szer több információt tudnak szállítani, mint a rézdrót. Ez a huzal lehetővé tette a fényhullámok által hordozott információ dekódolását akár egy ezer mérföld távolságban lévő rendeltetési helyen is. A csapat megoldotta a problémákat, amelyeket Dr. Kao ismertett.
• 1975: Az Egyesült Államok kormánya úgy döntött, hogy a NORAD központjában, a Cheyenne-hegységben lévő számítógépeket száloptikával köti össze az interferencia csökkentése érdekében.
• 1977: Az első optikai telefon A kommunikációs rendszert körülbelül 1,5 mérföldre telepítették Chicago belvárosa alatt. Mindegyik optikai szál 672 hangcsatornának felel meg.
• A század végére a világ távolsági forgalmának több mint 80% -át optikai szálas kábelekkel és 25 millió kilométer vezetékkel szállították. A Maurer, a Keck és a Schultz által tervezett kábeleket világszerte telepítették.

Az alábbi információkat Richard Sturzebecher nyújtotta be. Eredetileg a Army Corp "Monmouth Message" kiadványában tették közzé.

1958-ban a New Jersey-i Fort Monmouthban az Egyesült Államok Hadseregjelző Testületében a Copper Cable and Wire igazgatója utálta a villámlás és a víz által okozott jelátviteli problémákat. Arra ösztönözte Sam DiVitát, az Anyagkutató Intézet vezetőjét, hogy keressen pótlást réz huzal. Sam szerint az üveg-, szálas- és fényjelzők működhetnek, de a Sam-nél dolgozó mérnökök azt mondták neki, hogy az üvegszál összetörik.

1959. szeptemberében Sam DiVita megkérdezte Richard Sturzebecher hadnagytól, hogy tudja-e leírni egy üvegszál képletét, amely képes fényjelek továbbítására. DiVita megtudta, hogy a Signal Iskolába járó Sturzebecher három triaxiális üvegrendszert megolvasztott SiO2-vel 1958-ban az Alfred Egyetemen végzett vezető diplomamunkájához.

Sturzebecher tudta a választ. Miközben a mikroszkóp a SiO2 szemüveg refrakciós mutatójának mérésére Richard súlyos fejfájást váltott ki. A mikroszkóp alatt a 60 és 70 százalék SiO2 üvegporok nagyobb és nagyobb mennyiségű ragyogó fehér fényt engedtek átjutni a mikroszkóp tárgylemezén és a szemébe. Emlékezve a fejfájásra és a magas SiO2 ragyogó fehér fényére üveg, Sturzebecher tudta, hogy a képlet rendkívül tiszta SiO2 lesz. A Sturzebecher azt is tudta, hogy Corning nagy tisztaságú SiO2-port készített azáltal, hogy a tiszta SiCl4-et SiO2-kén oxidálta. Azt javasolta, hogy a DiVita használja fel hatalmát szövetségi szerződés odaítélésére a Corning-nal a szál fejlesztése érdekében.

A DiVita már együttműködött a Corning kutatóival. De el kellett nyilvánosságra hoznia az ötletet, mivel minden kutatólaboratóriumnak jogában állt szövetségi szerződésre tenderezni. Tehát 1961-ben és 1962-ben az a nagy tisztaságú SiO2 üvegszálra történő alkalmazásának ötlete, amely fényt továbbít, minden kutatási laboratórium számára ajánlatkérés útján nyilvánosságra került. A várakozások szerint a DiVita 1962-ben odaítélte a szerződést a New York-i Corningben található Corning Glass Works-hez. A Corning üvegszálas optikai szövetségi támogatása 1963 és 1970 között körülbelül 1 000 000 dollár volt. Signal Corps Számos száloptika-kutatási program szövetségi finanszírozása 1985-ig folytatódott, ezáltal bevetve ez az iparág, és így a mai milliárd dolláros iparág kialakulása megszünteti a rézhuzalokat a kommunikációban a valóság.

A 80-as évek végén a DiVita továbbra is napi munkába jött az Egyesült Államok Hadseregében, és a nanoszkutató tanácsadójaként vállalta önkéntes munkáját, 2010-ben 97 éves korában.