Invenções famosas

Como as fibras ópticas foram inventadas

A fibra ótica é a transmissão contida da luz através de longas hastes de fibra de vidro ou plástico. A luz viaja pelo processo de reflexão interna. O núcleo da haste ou cabo é mais reflexivo do que o material que envolve o núcleo. Isso faz com que a luz continue sendo refletida de volta para o núcleo, onde ela pode continuar a percorrer a fibra.

Os cabos de fibra óptica são usados ​​para transmitir voz, imagens e outros dados a uma velocidade próxima da da luz.

Quem inventou a fibra óptica

Os pesquisadores da Corning Glass Robert Maurer, Donald Keck e Peter Schultz inventaram o fio de fibra ótica ou “Fibras ópticas de guia de ondas” (patente número 3.711.262) capaz de transportar 65.000 vezes mais informação que o fio de cobre, através do qual a informação transportada por um padrão de ondas de luz poderia ser decodificado em um destino a mil milhas de distância.

Os métodos de comunicação por fibra ótica e materiais inventados por eles abriram as portas para a comercialização de fibra ótica.

Do serviço telefônico de longa distância à Internet e de dispositivos médicos, como o endoscópio, as fibras ópticas são hoje uma parte importante da vida moderna.

História do cabo de fibra ótica – Timeline

1854 – John Tyndall demonstrou à Royal Society que a luz poderia ser conduzida através de um fluxo de água, provando que um sinal de luz poderia ser dobrado.

1880 – Alexander Graham Bell inventou seu ” Photophone ” , que transmitia um sinal de voz em um feixe de luz. Bell focalizou a luz do sol com um espelho e depois falou em um mecanismo que vibrava no espelho.

Na extremidade receptora, um detector pegou o feixe de vibração e decodificou-o de volta para uma voz, da mesma forma que um telefone fez com sinais elétricos.

No entanto, muitas coisas – um dia nublado, por exemplo – poderiam interferir com o Photophone, fazendo com que Bell parasse qualquer pesquisa adicional com esta invenção.

1880 – William Wheeler inventou um sistema de tubos de luz revestidos com um revestimento altamente reflexivo que iluminava casas usando a luz de uma lâmpada de arco elétrico colocada no porão e direcionando a luz ao redor da casa com os canos.

1888 – A equipe médica de Roth e Reuss, de Viena, usou varas de vidro dobradas para iluminar as cavidades do corpo.

1895 – O engenheiro francês Henry Saint-Rene projetou um sistema de varas de vidro dobradas para guiar imagens de luz em uma tentativa de televisão precoce.

1898 – O americano David Smith solicitou a patente de um dispositivo de vareta de vidro dobrado para ser usado como lâmpada cirúrgica.

Década de 1920 – O inglês John Logie Baird e o americano Clarence W. Hansell patentearam a idéia de usar matrizes transparentes para transmitir imagens para televisão e fac-símiles, respectivamente.

1930 – O estudante de medicina alemão Heinrich Lamm foi a primeira pessoa a montar um feixe de fibras ópticas para transportar uma imagem.

O objetivo de Lamm era olhar para dentro de partes inacessíveis do corpo. Durante seus experimentos, ele relatou a transmissão da imagem de uma lâmpada.

A imagem era de má qualidade, no entanto. Seu esforço para registrar uma patente foi negado por causa da patente britânica de Hansell.

1954 – O cientista holandês Abraham Van Heel e o cientista britânico Harold. H. Hopkins escreveu separadamente artigos sobre pacotes de imagens. Hopkins informou sobre feixes de imagem de fibras unclad enquanto Van Heel relatou em pacotes simples de fibras folheadas.

Ele cobriu uma fibra nua com um revestimento transparente de um índice de refração mais baixo. Isso protegeu a superfície de reflexão da fibra contra distorção externa e reduziu bastante a interferência entre as fibras. Na época, o maior obstáculo para o uso viável de fibra ótica foi a obtenção da menor perda de sinal (luz).

1961 – Elias Snitzer da American Optical publicou uma descrição teórica de fibras monomodo, uma fibra com um núcleo tão pequeno que poderia transportar luz com apenas um modo de guia de onda.

A idéia de Snitzer era boa para um instrumento médico que olhasse dentro do humano, mas a fibra tinha uma leve perda de um decibel por metro.

Dispositivos de comunicação necessários para operar em distâncias muito maiores e requeriam uma perda de luz não superior a 10 ou 20 decibéis (medição da luz) por quilômetro.

1964 – Uma especificação crítica (e teórica) foi identificada pelo Dr. CK Kao para dispositivos de comunicação de longo alcance. A especificação foi de 10 ou 20 decibéis de perda de luz por quilômetro, que estabeleceu o padrão. Kao também ilustrou a necessidade de uma forma mais pura de vidro para ajudar a reduzir a perda de luz.

1970 – Uma equipe de pesquisadores começou a experimentar com sílica fundida, um material capaz de extrema pureza com alto ponto de fusão e baixo índice de refração.

Robert Maurer, Donald Keck e Peter Schultz, pesquisadores da Corning Glass, inventaram o fio de fibra ótica ou “Fibras ópticas de guia de ondas” (patente número 3.711.262), capazes de transportar 65.000 vezes mais informações do que o fio de cobre.

Esse fio permitia que a informação transportada por um padrão de ondas de luz fosse decodificada em um destino a mil milhas de distância. A equipe resolveu os problemas apresentados pelo Dr. Kao.

1975 – O governo dos Estados Unidos decidiu ligar os computadores na sede da NORAD na montanha Cheyenne usando fibra ótica para reduzir a interferência.

1977 – O primeiro sistema de comunicações telefônicas ópticas foi instalado a cerca de 1,5 milhas do centro de Chicago. Cada fibra óptica transportava o equivalente a 672 canais de voz.

No final do século, mais de 80% do tráfego mundial de longa distância era transportado por cabos de fibra ótica e 25 milhões de quilômetros do cabo. Os cabos projetados por Maurer, Keck e Schultz foram instalados em todo o mundo.

Fibra óptica de vidro no US Army Signal Corp

A seguinte informação foi submetida por Richard Sturzebecher. Foi publicado originalmente na publicação Exército Corp Monmouth mensagem.

Em 1958, nos laboratórios da US Signal Corps Labs em Fort Monmouth, Nova Jersey, o gerente da Copper Cable and Wire detestava os problemas de transmissão de sinal causados ​​por raios e água.

Ele encorajou o Gerente de Pesquisa de Materiais Sam DiVita a encontrar um substituto para o fio de cobre. Sam achava que o vidro, as fibras e os sinais luminosos podiam funcionar, mas os engenheiros que trabalhavam para Sam lhe disseram que uma fibra de vidro seria quebrada.

Em setembro de 1959, Sam DiVita perguntou ao segundo tenente Richard Sturzebecher se ele sabia como escrever a fórmula de uma fibra de vidro capaz de transmitir sinais luminosos.

DiVita tinha aprendido que Sturzebecher, que frequentava a Signal School, fundira três sistemas de vidro triaxial usando SiO2 para sua tese de doutorado em 1958 na Alfred University.

Sturzebecher sabia a resposta. Enquanto usava um microscópio para medir o índice de refração nos óculos de SiO2, Richard desenvolveu uma dor de cabeça severa.

Os pós de vidro de 60% e 70% de SiO2 sob o microscópio permitiram que quantidades cada vez maiores de luz branca brilhante passassem através da lâmina do microscópio para os olhos.

Lembrando-se da dor de cabeça e da luz branca brilhante do alto vidro de SiO2, Sturzebecher sabia que a fórmula seria SiO2 ultra pura. Sturzebecher também sabia que a Corning produzia SiO2 em pó de alta pureza oxidando SiCl4 puro em SiO2. Ele sugeriu que DiVita usasse seu poder para conceder um contrato federal à Corning para desenvolver a fibra.

DiVita já havia trabalhado com pesquisadores da Corning. Mas ele teve que tornar a ideia pública porque todos os laboratórios de pesquisa tinham o direito de concorrer em um contrato federal.

Assim, em 1961 e 1962, a idéia de usar SiO2 de alta pureza para uma fibra de vidro para transmitir luz foi feita a informações públicas em uma solicitação de licitação para todos os laboratórios de pesquisa.

Como esperado, a DiVita assinou o contrato com a Corning Glass Works em Corning, Nova York em 1962. O financiamento federal para fibras ópticas de vidro na Corning foi de cerca de US $ 1.000.000 entre 1963 e 1970.

O financiamento federal de muitos programas de pesquisa em fibra ótica continuou até 1985. desse modo, semeando esta indústria e tornando a atual indústria multibilionária que elimina o fio de cobre nas comunicações como uma realidade.

DiVita continuou a trabalhar diariamente no Corpo de Sinalização do Exército dos Estados Unidos em seu final dos anos 80 e ofereceu-se como consultor em nanociência até sua morte aos 97 anos em 2010.

 

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