Како је измишљена оптичка влакна

Влакна оптика је задржани пренос светлости кроз дугачке шипке влакана било стакла или пластике. Светлост путује процесом унутрашњег одсјаја. Средство језгре штапа или кабла је више рефлексно од материјала који окружује језгру. То узрокује да се светлост одсева назад у језгру где може наставити да путује низ влакно. Оптички каблови користе се за пренос гласа, слика и других података при брзини светлости.

Истраживачи Цорнинг Гласс-а Роберт Маурер, Доналд Кецк и Петер Сцхултз изумили су оптичку жицу или „оптичка таласна влакна“ (патент # 3,711,262) који могу да носе 65.000 пута више информација од бакрене жице, помоћу којих се информације ношене узорком светлосних таласа могу декодирати на одредишту чак хиљаду миља далеко.

Методе и материјали оптичких влакана које су измислили отворили су врата комерцијализацији оптичких влакана. Од телефонских услуга на даљину до Интернет и медицински уређаји попут ендоскопа, оптичких влакана сада су главни део савременог живота.

• 1854. Јохн Тиндалл демонстрирао је Краљевском друштву да се свјетлост може проводити кроз закривљену струју воде, доказујући да свјетлосни сигнал може бити савијен.
• 1880: Алекандер Грахам Белл измислио свој "Фотофон, "који је пренио гласовни сигнал на сноп светлости. Звоно је фокусирало сунчеву светлост са огледалом, а затим је разговарало о механизму који вибрира у огледалу. На крају пријема, детектор је подигао вибрирајућу зраку и декодирао је на глас на исти начин као што је то радио телефон с електричним сигналима. Међутим, многе ствари - на пример, облачан дан - могле би да ометају Фотофон, узрокујући да Белл заустави даља истраживања овим проналаском.
• 1880. године: Виллиам Вхеелер изумио је систем светлосних цеви обложених високо рефлектирајућим премазом који је осветљавао домове употребом светлости из електричне лучне лампе смештене у подруму и усмеравањем светлости око куће са цеви.
• 1888: Медицински тим Ротх-а и Реусса из Беча користио је савијене стаклене шипке за осветљавање телесних шупљина.
• 1895: Француски инжењер Хенри Саинт-Рене дизајнирао је систем савијених стаклених шипки за навођење светлосних слика у покушају ране телевизије.
• 1898: Американац Давид Смитх пријављен за патент на савијеном стакленом уређају који ће се користити као хируршка лампа.
• 1920-е: Енглез Јохн Логие Баирд и Американка Цларенце В. Ханселл је патентирао идеју да користи низ прозирних штапова за пренос слика за телевизију, односно за факсимил.
• 1930: Немачки студент медицине Хеинрицх Ламм прва је особа која је саставила гомилу оптичких влакана која је носила слику. Ламмов циљ био је да се загледа у неприступачне дијелове тијела. Током својих експеримената, известио је о преношењу слике сијалице. Међутим, слика је била лошег квалитета. Његов напор да поднесе патент био је одбијен због британског патента Ханселл.
• 1954: Холандски научнику Абрахам Ван Хеел и британски научник Харолд Х. Хопкинс је одвојено писао радове о сноповима за обраду слика. Хопкинс је извештавао о снимањима снопова неочишћених влакана, док је Ван Хеел извештавао о једноставним сноповима платираних влакана. Прекривао је голо влакно провидном облогом нижег индекса лома. То је заштитило површину рефлексије влакана од спољашње дисторзије и значајно смањило сметње између влакана. У то време највећа препрека одрживој употреби оптичких влакана била је у постизању најнижих губитака сигнала (светлости).
• 1961.: Елиас Снитзер из Америцан Оптицал-а објавио је теоријски опис једносмерних влакана, влакна са језгром толико малом да може да носи светлост само са једним таласним начином. Снитзерова идеја била је у реду за медицински инструмент који гледа унутар човека, али влакно је имало губитак светлости од једног децибела по метру. Комуникацијски уређаји потребни за рад на много већим растојањима и захтевали су губитак светлости не више од десет или 20 децибела (мерење светлости) по километру.
• 1964: Др Ц.К. је идентификовала критичку (и теоријску) спецификацију. Као за далеке домете комуникација уређаји. Спецификација је била десет или 20 децибела губитка светлости по километру, чиме је успостављен стандард. Као је такође илустровао потребу за чистијим обликом стакла како би се смањио губитак светлости.
• 1970: Један тим истраживача почео је експериментирати са фузионисаним силицијумом, материјалом екстремне чистоће са високом талиштем и ниским индексом лома. Истраживачи Цорнинг Гласс-а Роберт Маурер, Доналд Кецк и Петер Сцхултз изумили су оптичку жицу или "Оптичка таласна влакна" (патент бр. 3.711.262) способна да носе 65.000 пута више информација него бакарна жица. Ова жица омогућила је декодирању информација преношених узорком светлосних таласа на одредишту удаљеном чак хиљаду миља. Тим је решио проблеме које је представио доктор Као.
• 1975: Влада Сједињених Држава одлучила је да повеже рачунаре у седишту НОРАД-а у планини Цхеиенне користећи оптичку влакну да би смањила сметње.
• 1977: Прва оптика телефоном систем комуникације је инсталиран око 1,5 миље испод центра Чикага. Свако оптичко влакно носи еквивалент 672 говорних канала.
• До краја века више од 80 процената светског саобраћаја на дуже релације превозило се преко каблова оптичких влакана и 25 милиона километара кабла. Каблови дизајнирани Маурер, Кецк и Сцхултз инсталирани су широм света.

Следеће информације поднео је Рицхард Стурзебецхер. Првобитно је објављена у публикацији Арми Цорп „Монмоутх мессаге“.

1958. у америчким лабораторијама за сигнални корпус америчке војске у Форт Монмоутх Нев Јерсеију, менаџер Бакарних каблова и жица мрзио је проблеме преноса сигнала изазване громовима и водом. Подстакао је менаџера за истраживање материјала Сама ДиВита да пронађе замену за бакар жица. Сам је мислио да ће стакло, влакна и светлосни сигнали можда радити, али инжењери који су радили за Сама рекли су му да ће се стаклено влакно покварити.

У септембру 1959. године, Сам ДиВита питао је другог потпоручника Рицхарда Стурзебецхера да ли зна како написати формулу за стаклено влакно способно да преноси светлосне сигнале. ДиВита је сазнао да је Стурзебецхер, који је похађао школу сигнала, истопио три система троосног стакла користећи СиО2 за своју вишу тезу 1958. године на Универзитету Алфред.

Стурзебецхер је знао одговор. Док користите а микроскоп Да би измерио индекс рефракције на наочарама СиО2, Рицхард је развио јаку главобољу. 60-постотни и 70-постотни СиО2 стаклени прах под микроскопом су омогућили да веће и веће количине сјајне бијеле свјетлости прођу кроз клизач микроскопа и упадну у његове очи. Сећање на главобољу и сјајно белу светлост из високог СиО2 стакло, Стурзебецхер је знао да ће формула бити ултра чист СиО2. Стурзебецхер је такође знао да Цорнинг прави СиО2 прах високе чистоће оксидирајући чисти СиЦл4 у СиО2. Предложио је да ДиВита искористи своју моћ да додијели савезни уговор Цорнингу за развој влакана.

ДиВита је већ радила са истраживачима Цорнинг-а. Али он је ту идеју морао да објави у јавности, јер су све истраживачке лабораторије имале право да понуде савезни уговор. Тако је 1961. и 1962. године идеја коришћења СиО2 високе чистоће за стаклено влакно за пренос светлости објављена у јавност у најави за све истраживачке лабораторије. Као што се очекивало, ДиВита је 1962. године доделио уговор компанији Цорнинг Гласс Воркс у Цорнингу, Нев Иорк. Савезно финансирање оптике од стаклених влакана у Цорнингу било је око 1,000,000 УСД између 1963. и 1970. Сигнални корпус Савезно финансирање многих истраживачких програма о оптичким влакнима настављено је до 1985. године, и тако се проширило ова индустрија и ствара данашњу индустрију од више милијарди долара која елиминише бакарну жицу у комуникацијама а реалност.

ДиВита је наставила свакодневно да ради у америчком војном сигналном корпусу у својим касним 80-има и волонтирала је као консултант за нанознаност све до смрти у 97. години у 2010. години.