¿Quién hizo la primera fibra óptica del mundo?

En 1966, K.Kao, un científico chino que trabajaba en Standard Telecommunications Laboratories Ltd. en el Reino Unido, unió fuerzas con su colega GA Hockham para publicar un artículo titulado 'Guías de ondas de superficie de fibra dieléctrica para frecuencias ópticas.'.

En el artículo, afirmaron claramente que siempre que se resuelva la pureza de la fibra de vidrio, se puede reducir la atenuación de la señal óptica en la fibra de vidrio. Cuando la tasa de atenuación cae a 20 db/km, esta fibra de vidrio se puede utilizar para comunicaciones prácticas. Este artículo fue posteriormente considerado como el trabajo fundamental de la teoría de la comunicación por fibra óptica. Abrió la puerta del fibra óptica era y cambió la dirección de la tecnología de la comunicación humana.

Kao haciendo experimentos

Al inicio de la publicación del artículo, no fue reconocido por la industria. En ese momento, nadie creía en la conclusión de Gao Kun. Todo el mundo cree que el 'vidrio sin impurezas' imaginado por Gao Kun no existe. Para probar su teoría, Kao visitó fábricas de vidrio en todo el mundo, tratando de buscar cooperación. Sin embargo, todas estas fábricas rechazaron a Gao Kun. No planean realizar un estudio en profundidad porque dicha investigación es 'inútil y costosa'.

A finales de 1966 se produjo un punto de inflexión. Un ingeniero llamado William Shaver visitó el Laboratorio de Investigación de la Oficina de Correos en Londres, Inglaterra, y vio el proyecto de comunicación por fibra óptica Fue presentado por el laboratorio y se interesó mucho. La empresa para la que trabaja William Shaffer es Corning Glass Works, la empresa de fabricación de vidrio más antigua de Estados Unidos. Después de regresar a los Estados Unidos, William Shaffer informó su experiencia a la alta dirección de la empresa y sugirió enfáticamente que la empresa realizara una investigación sobre fibra óptica. La alta dirección de Corning ha tomado en serio la sugerencia de William Shaffer. Pronto, silenciosamente comenzaron la investigación y el desarrollo de fibra de vidrio de alta pureza.

Al frente del esfuerzo estuvo Bill Armistead, director de investigación y desarrollo de Corning. Reclutó al físico corporativo Robert Maurer, le asignó dos nuevos investigadores jóvenes (el químico Pete Schultz y el físico experimental Donald Keck) y formó así un equipo. Equipo de investigación de 3 personas.

Como líder del equipo, Robert Maurer Es una figura legendaria. Nacido en 1924, participó cuando era joven en la Segunda Guerra Mundial y ganó la Medalla del Corazón Púrpura. Después de la guerra, regresó a la universidad y obtuvo un doctorado. en física de bajas temperaturas del Instituto de Tecnología de Massachusetts y trabajando para Corning (1952). Vale la pena mencionar que en diciembre de 1956 publicó un artículo teórico sobre 'El vidrio es un líquido congelado' en el 'Journal of Chemical Physics', que fue citado en el artículo clásico de Kao Kung, que es la primera cooperación entre los dos. intersección. Después de que el equipo de tres personas comenzó oficialmente la investigación, se encontraron frente a un gran desafío. En aquel momento, la fibra de vidrio con mayor pureza tenía una tasa de atenuación de aproximadamente 1000 dB/km. Querer reducir este valor a 20 dB/km no es una relación de 50 veces, sino una asombrosa relación de coeficiente de potencia de 10 a 98.

De izquierda a derecha: Donald Keck, Robert Maurer, Pete Schultz

Para ellos, hay dos opciones iniciales viables: primero, utilizar una gran cantidad de vidrio óptico de alta pureza. En segundo lugar, la sílice fundida (SiO2, dióxido de silicio), porque el cuarzo puede alcanzar una gran pureza. La primera es una solución relativamente madura y también fue la solución elegida por la mayoría de sus pares en ese momento. Sin embargo, Robert Maurer adoptó un enfoque diferente y optó por la segunda opción. Recordó después: 'Si haces las cosas de manera diferente a los demás, tienes dos ventajas. Una, puedes tener éxito donde ellos fracasaron. Dos, si fallas, recopilarás sus datos. No se recopiló información'.

La sílice es un material muy puro. Sin embargo, su temperatura de fusión es extremadamente alta, requiriendo 1650°C. Los hornos comunes simplemente no pueden alcanzar tales temperaturas. Después de investigar un poco, Robert Maurer contó con la ayuda de Frank Zimar, Ph.D. en química. Frank Zima construyó una vez un horno para los primeros proyectos de semiconductores de Corning que podía alcanzar temperaturas de 2000°C. Con la ayuda de Frank Zima, en 1967, el grupo de Robert Maurer sacó la primera fibra óptica experimental monomodo basada en sílice dopada con titanio. Después de las pruebas, la atenuación de esta fibra sigue siendo alta, pero ha mejorado mucho en comparación con antes. Esto aumentó la confianza del equipo de investigación.

Posteriormente, tras repetidos intentos, el equipo de investigación dominó gradualmente las habilidades de dibujo de preformas de fibra óptica, así como tecnologías clave como el tratamiento de depósitos de hollín. El índice de atenuación de la fibra óptica que fabricaron se ha mejorado continuamente, acercándose gradualmente al valor teórico.

El 22 de julio de 1970, el equipo de investigación sacó 6 fibras ópticas a partir de 6 preformas dopadas con titanio con diferentes composiciones. El 7 de agosto probaron estas fibras. Al probar una fibra de 29 metros de largo, obtuvieron un sorprendente valor de atenuación de 17 dB/km. Esta es la primera vez que se alcanza el objetivo de la tesis de 20 dB/km. La longitud de la fibra de 29 metros es corta, lo que puede afectar la precisión de los resultados de la prueba. Para ser más rigurosos, el 21 de agosto sacaron otra fibra óptica de 210 metros y la probaron. Cuando el láser de helio-neón de Donald Keck entró en el núcleo de la fibra, se sorprendió al ver un destello rojo muy brillante. Se dio cuenta de que era un reflejo de Fresnel procedente del otro extremo de la fibra. En ese momento, registró el resultado de la prueba de la tasa de atenuación de la fibra óptica: 16,9 dB/km. Finalmente, pueden dar un suspiro de alivio. Nació oficialmente la primera fibra óptica experimental teórica de baja pérdida del mundo. A finales de septiembre de 1970, Robert Maurer voló a Londres y anunció los resultados de la investigación de su equipo en la conferencia 'Guided Wave Trunk Communication' organizada por el Instituto Británico de Ingenieros Eléctricos, que causó sensación en toda la industria.

En las décadas de 1980 y 1990, la tecnología de fibra óptica creció rápidamente y se convirtió en un importante medio de transmisión en las comunicaciones por cable. En el siglo XXI, las fibras ópticas han sustituido por completo a los cables metálicos y se han convertido en la columna vertebral de todo el mundo. red de comunicacion. La cantidad de datos que se pueden transmitir por una sola fibra óptica ya ha superado el nivel de TB/s. Hoy en día, la demanda mundial anual de cables ópticos supera los 500 millones de kilómetros de fibra. Estas fibras ópticas transmiten cantidades masivas de datos, apoyan el desarrollo de toda la sociedad y hacen grandes contribuciones al progreso de la civilización humana.

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