Comment la fibre optique a été inventée

La fibre optique est la transmission contenue de la lumière à travers de longues tiges de fibre de verre ou de plastique. La lumière se déplace par processus de réflexion interne. Le milieu central de la tige ou du câble est plus réfléchissant que le matériau entourant le noyau. Cela fait que la lumière continue de se refléter dans le noyau où elle peut continuer à descendre la fibre. Les câbles à fibres optiques sont utilisés pour transmettre la voix, les images et d'autres données à une vitesse proche de la lumière.

Qui a inventé la fibre optique?

Les chercheurs de Corning Glass, Robert Maurer, Donald Keck et Peter Schultz, ont inventé le fil de fibre optique ou "Optical Waveguide Fibers" (brevet n ° 3 711 262) capable de transporter 65 000 fois plus d'informations que le fil de cuivre, à travers lequel les informations véhiculées par un motif d'ondes lumineuses pourraient être décodé à une destination même à des milliers de kilomètres. 

Les méthodes de communication par fibre optique et les matériaux qu'ils ont inventés ont ouvert la porte à la commercialisation de la fibre optique. Du service téléphonique longue distance à Internet et aux appareils médicaux tels que l'endoscope, la fibre optique fait désormais partie intégrante de la vie moderne. 

Chronologie

• 1854: John Tyndall démontre à la Royal Society que la lumière peut être conduite à travers un jet d'eau incurvé, prouvant qu'un signal lumineux peut être plié.
• 1880: Alexander Graham Bell invente son «photophone», qui transmet un signal vocal sur un faisceau de lumière. Bell focalisa la lumière du soleil avec un miroir puis parla dans un mécanisme qui fit vibrer le miroir. À la réception, un détecteur a capté le faisceau vibrant et l'a décodé en une voix de la même manière qu'un téléphone avec des signaux électriques. Cependant, beaucoup de choses - une journée nuageuse, par exemple - pourraient interférer avec le photophone, obligeant Bell à arrêter toute recherche supplémentaire avec cette invention..
• 1880: William Wheeler invente un système de conduits de lumière recouverts d'un revêtement hautement réfléchissant qui illumine les maisons en utilisant la lumière d'une lampe à arc électrique placée au sous-sol et en dirigeant la lumière autour de la maison avec les tuyaux.
• 1888: L'équipe médicale de Roth et Reuss de Vienne utilise des tiges de verre courbées pour éclairer les cavités corporelles.
• 1895: l'ingénieur français Henry Saint-René conçoit un système de tiges de verre cintrées pour guider les images lumineuses dans une tentative de télévision précoce.
• 1898: l'Américain David Smith demande un brevet pour un dispositif à tige en verre courbé destiné à être utilisé comme lampe chirurgicale.
• Années 1920: l'Anglais John Logie Baird et l'Américain Clarence W. Hansell ont breveté l'idée d'utiliser des tableaux de tiges transparentes pour transmettre des images pour la télévision et les télécopies, respectivement.
• 1930: Heinrich Lamm, étudiant en médecine allemand, est la première personne à assembler un faisceau de fibres optiques pour porter une image. Le but de Lamm était de regarder à l'intérieur des parties inaccessibles du corps. Au cours de ses expériences, il a rapporté avoir transmis l'image d'une ampoule. L'image était cependant de mauvaise qualité. Son effort pour déposer un brevet a été refusé en raison du brevet britannique de Hansell.
• 1954: le scientifique néerlandais Abraham Van Heel et le scientifique britannique Harold H. Hopkins ont écrit séparément des articles sur les faisceaux d'imagerie. Hopkins a rendu compte de l'imagerie des faisceaux de fibres non plaquées tandis que Van Heel a fait état de simples faisceaux de fibres plaquées. Il a recouvert une fibre nue d'un revêtement transparent d'un indice de réfraction inférieur. Cela protégeait la surface de réflexion des fibres de la distorsion extérieure et réduisait considérablement les interférences entre les fibres. À l'époque, le plus grand obstacle à une utilisation viable de la fibre optique était d'obtenir la perte de signal (lumière) la plus faible.
• 1961: Elias Snitzer d'American Optical publie une description théorique des fibres monomodes, une fibre avec un noyau si petit qu'il peut transporter la lumière avec un seul mode guide d'ondes. L'idée de Snitzer était acceptable pour un instrument médical regardant à l'intérieur de l'homme, mais la fibre avait une légère perte d'un décibel par mètre. Les appareils de communication devaient fonctionner sur des distances beaucoup plus longues et nécessitaient une perte de lumière ne dépassant pas dix ou 20 décibels (une mesure de la lumière) par kilomètre.
• 1964: Une spécification critique (et théorique) a été identifiée par le Dr C.K. Kao pour les appareils de communication longue portée. La spécification était de dix ou 20 décibels de perte de lumière par kilomètre, ce qui a établi la norme. Kao a également illustré le besoin d'une forme de verre plus pure pour aider à réduire la perte de lumière.
• 1970: Une équipe de chercheurs commence à expérimenter avec la silice fondue, un matériau capable d'une extrême pureté avec un point de fusion élevé et un indice de réfraction faible. Les chercheurs de Corning Glass, Robert Maurer, Donald Keck et Peter Schultz, ont inventé le fil à fibre optique ou "Optical Waveguide Fibers" (brevet n ° 3 711 262) capable de transporter 65 000 fois plus d'informations que le fil de cuivre. Ce fil permettait de décoder les informations véhiculées par un motif d'ondes lumineuses à une destination même à des milliers de kilomètres. L'équipe avait résolu les problèmes présentés par le Dr Kao.
• 1975: Le gouvernement des États-Unis décide de relier les ordinateurs du siège du NORAD à Cheyenne Mountain en utilisant des fibres optiques pour réduire les interférences.
• 1977: Le premier système de communication téléphonique optique est installé à environ 1,5 mile sous le centre-ville de Chicago. Chaque fibre optique transportait l'équivalent de 672 canaux vocaux.
• À la fin du siècle, plus de 80% du trafic longue distance dans le monde était acheminé via des câbles à fibres optiques et 25 millions de kilomètres de câbles. Des câbles conçus par Maurer, Keck et Schultz ont été installés dans le monde entier.

U.S.Army Signal Corp

Les informations suivantes ont été soumises par Richard Sturzebecher. Il a été initialement publié dans la publication Army Corp "Monmouth Message".

En 1958, aux laboratoires du Corps des transmissions de l'armée américaine à Fort Monmouth, dans le New Jersey, le directeur des câbles et fils de cuivre détestait les problèmes de transmission du signal causés par la foudre et l'eau. Il a encouragé le directeur de la recherche sur les matériaux, Sam DiVita, à trouver un remplaçant pour le fil de cuivre. Sam pensait que le verre, la fibre et les signaux lumineux pourraient fonctionner, mais les ingénieurs qui travaillaient pour Sam lui ont dit qu'une fibre de verre se briserait.

En septembre 1959, Sam DiVita a demandé au 2e lieutenant Richard Sturzebecher s'il savait comment écrire la formule d'une fibre de verre capable de transmettre des signaux lumineux. DiVita avait appris que Sturzebecher, qui fréquentait la Signal School, avait fondu trois systèmes de verre triaxiaux en utilisant SiO2 pour sa thèse de 1958 à l'Université Alfred.

Sturzebecher connaissait la réponse. Tout en utilisant un microscope pour mesurer l'indice de réfraction sur des verres en SiO2, Richard a développé un mal de tête sévère. Les poudres de verre de SiO2 à 60 et 70 pour cent sous le microscope ont permis à des quantités de plus en plus élevées de lumière blanche brillante de passer à travers la lame de microscope et dans ses yeux. Se souvenant du mal de tête et de la lumière blanche brillante du verre à haute teneur en SiO2, Sturzebecher savait que la formule serait du SiO2 ultra pur. Sturzebecher savait également que Corning fabriquait de la poudre de SiO2 de haute pureté en oxydant du SiCl4 pur en SiO2. Il a suggéré que DiVita utilise son pouvoir pour attribuer un contrat fédéral à Corning pour développer la fibre.

DiVita avait déjà travaillé avec des chercheurs de Corning. Mais il a dû rendre l'idée publique parce que tous les laboratoires de recherche avaient le droit de soumissionner pour un contrat fédéral. Ainsi, en 1961 et 1962, l'idée d'utiliser du SiO2 de haute pureté pour une fibre de verre pour transmettre la lumière a été rendue publique dans une demande de soumissions à tous les laboratoires de recherche. Comme prévu, DiVita a attribué le contrat à Corning Glass Works à Corning, New York en 1962. Le financement fédéral pour la fibre optique en verre à Corning était d'environ 1 000 000 $ entre 1963 et 1970. Signal Corps Le financement fédéral de nombreux programmes de recherche sur la fibre optique s'est poursuivi jusqu'en 1985, semant ainsi cette industrie et faisant de l'industrie de plusieurs milliards de dollars d'aujourd'hui qui élimine le fil de cuivre dans les communications une réalité.

DiVita a continué à travailler quotidiennement au Corps des transmissions de l'armée américaine à la fin des années 80 et s'est porté volontaire comme consultant en nanosciences jusqu'à sa mort à 97 ans en 2010..