Como a fibra óptica foi inventada

Como a fibra óptica foi inventada

Fibra óptica é a tranSMissão contida de luz através de longas hastes de fibra de vidro ou plástico. A luz viaja pelo processo de reflexão interna. O meio central da haste ou cabo é mais reflexivo do que o material ao redor do núcleo. Isso faz com que a luz continue sendo refletida de volta para o núcleo, onde pode continuar a viajar pela fibra. Cabos de fibra óptica são usados para transmitir voz, imagens e outros dados em perto da velocidade da luz.

Quem Inventou A Fibra Óptica?

Os pesquisadores da Corning Glass Robert Maurer, Donald Keck e Peter Schultz inventaram o fio de fibra óptica ou "Optical Waveguide Fibers" (patente nº 3.711.262) capaz de transportar 65.000 vezes mais informações do que o fio de cobre, através do qual as informações transportadas por um padrão de ondas de luz poderiam ser decodificadas em um destino a mil milhas de distância.

Métodos de comunicação por fibra óptica e materiais inventados por eles abriram as portas para a comercialização da fibra óptica. Do serviço telefônico de longa distância à Internet e dispositivos médicos como o endoscópio, a fibra óptica é agora uma parte importante da vida moderna.

Linha do tempo da fibra óptica

Como observado, Maurer, Keck e Shultz introduziram o fio de fibra óptica em 1970, mas houve muitos outros desenvolvimentos importantes que levaram à criação dessa tecnologia, bem como melhorias após sua introdução. A linha do tempo a seguir destaca as principais datas e desenvolvimentos.

1854

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

1880

Alexander Graham Bell inventou seu "Photophone", que transmitia um sinal de voz em um feixe de luz. Bell focou a luz do sol com um espelho e então falou em um mecanismo que vibrou o espelho. Na extremidade receptora, um detector captou o feixe vibratório e decodificou-o de volta em uma voz da mesma forma que um telefone fez com sinais elétricos. No entanto, muitas coisas — a cloudy day, for instance — could interfere with the Photophone, causing Bell to stop any further research with this invention.

William Wheeler inventou um sistema de tubos de luz revestidos com um revestimento altamente reflexivo que iluminava as 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 hastes de vidro dobradas para iluminar as cavidades corporais.

1895

O engenheiro francês Henry Saint-Rene projetou um sistema de hastes de vidro dobradas para guiar imagens de luz em uma tentativa de televisão antiga.

1898

O americano David Smith solicitou a patente de um dispositivo de haste de vidro dobrada para ser usado como lâmpada cirúrgica.

Década de 1920

O inglês John Logie Baird e o americano Clarence W. Hansell patentearam a ideia de usar matrizes de hastes transparentes para transmitir imagens para televisão e fac-símile, 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 dentro de partes inacessíveis do corpo. Durante seus experimentos, ele relatou transmitir a 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 escreveram separadamente artigos sobre pacotes de imagens. Hopkins relatou sobre imagens de feixes de fibras não revestidas, enquanto Van Heel relatou sobre feixes simples de fibras revestidas. Ele cobriu uma fibra nua com um revestimento transparente de um índice de refração mais baixo. Isso protegeu a superfície de reflexão da fibra da distorção externa e reduziu muito a interferência entre as fibras. Na época, o maior obstáculo para um uso viável da fibra óptica era conseguir a 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 ideia de Snitzer era boa para um instrumento médico olhando dentro do humano, mas a fibra tinha uma perda de luz de um decibel por metro. Os dispositivos de comunicação precisavam operar em distâncias muito mais longas e exigiam uma perda de luz de não mais do que dez ou 20 decibéis (uma medida de luz) por quilômetro.

1964

Uma especificação crítica (e teórica) foi identificada pelo Dr. C.K. Kao para dispositivos de comunicação de longo alcance. A especificação era de dez ou 20 decibéis de perda de luz por quilômetro, o 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. Os pesquisadores da Corning Glass, Robert Maurer, Donald Keck e Peter Schultz, inventaram o fio de fibra óptica ou "Fibras de guia de onda óptico" (patente nº 3.711.262), capaz de transportar 65.000 vezes mais informações do que o fio de cobre. Este fio permitiu que informações transportadas por um padrão de ondas de luz fossem decodificadas em um destino a mil milhas de distância. A equipe havia resolvido os problemas apresentados pelo Dr. Kao.

1975

O governo dos Estados Unidos decidiu ligar os computadores na sede da NORAD em Cheyenne Mountain usando fibra óptica para reduzir a interferência.

1977

O primeiro sistema de comunicação telefônica óptica foi instalado cerca de 1,5 milhas abaixo do centro de Chicago. Cada fibra óptica transportava o equivalente a 672 canais de voz.

2000

Até o final do século, mais de 80% do tráfego de longa distância do mundo era transportado por cabos de fibra óptica e 25 milhões de quilômetros do cabo. Os cabos projetados por Maurer, Keck e Schultz foram instalados em todo o mundo.

Papel do Corpo de SinalizaĂ § ĂŁo do ExĂŠrcito dos EUA

A seguinte informação foi enviada por Richard Sturzebecher. Foi originalmente publicado na publicação do Army Corp "Monmouth Message."

Em 1958, no US Army Signal Corps Labs em Fort Monmouth, Nova Jersey, o gerente da Copper Cable and Wire odiava os problemas de transmissão de sinal causados por raios e água. Ele incentivou o Gerente de Pesquisa de Materiais Sam DiVita a encontrar um substituto para o fio de cobre. Sam achou que sinais de vidro, fibra e luz poderiam funcionar, mas os engenheiros que trabalharam para Sam disseram a ele que uma fibra de vidro quebraria.

Em setembro de 1959, Sam DiVita perguntou ao 2º tenente Richard Sturzebecher se ele sabia como escrever a fórmula de uma fibra de vidro capaz de transmitir sinais de luz. DiVita soube que Sturzebecher, que frequentava a Escola de Sinais, derreteu três sistemas de vidro triaxial usando SiO2 em sua tese sênior de 1958 na Alfred University.

Corning Glass Works recebe contrato de fibra óptica

Sturzebecher sabia a resposta. Ao usar um microscópio para medir o índice de refração em óculos de SiO2, Richard desenvolveu uma forte dor de cabeça. Os pós de vidro de SiO2 de 60% e 70% sob o microscópio permitiram que quantidades cada vez maiores de luz branca brilhante passassem pela lâmina do microscópio e entrassem em seus olhos. Lembrando-se da dor de cabeça e da luz branca brilhante do vidro de alto SiO2, Sturzebecher sabia que a fórmula seria SiO2 ultra puro. Sturzebecher também sabia que a Corning produzia pó de SiO2 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 a um contrato federal. Então, em 1961 e 1962, a ideia de usar SiO2 de alta pureza para uma fibra de vidro para transmitir luz foi tornada pública em uma solicitação de licitação a todos os laboratórios de pesquisa. Como esperado, DiVita concedeu o contrato à Corning Glass Works em Corning, Nova York, em 1962. O financiamento federal para fibra óptica de vidro na Corning foi de cerca de US $1.000.000 entre 1963 e 1970. O financiamento federal do Signal Corps de muitos programas de pesquisa em fibra óptica continuou até 1985, semeando assim esta indústria e tornando a indústria multibilionária de hoje que elimina o fio de cobre nas comunicações uma realidade.

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