Bagaimana Serat Optik Diciptakan

Serat optik adalah transmisi cahaya yang terkandung melalui batang serat panjang baik kaca atau plastik. Cahaya bergerak melalui proses refleksi internal. Media inti batang atau kabel lebih reflektif daripada bahan yang mengelilingi inti. Itu menyebabkan cahaya terus dipantulkan kembali ke inti di mana ia dapat melanjutkan perjalanan ke serat. Kabel serat optik digunakan untuk mentransmisikan suara, gambar, dan data lain yang mendekati kecepatan cahaya.

Peneliti Corning Glass Robert Maurer, Donald Keck, dan Peter Schultz menemukan kawat serat optik atau "Serat Optik Waveguide" (paten # 3.711.262) yang mampu membawa 65.000 kali lebih banyak informasi daripada kawat tembaga, yang melaluinya informasi yang dibawa oleh pola gelombang cahaya dapat didekodekan pada tujuan bahkan ribuan mil jauh.

Metode dan bahan komunikasi serat optik yang diciptakan oleh mereka membuka pintu menuju komersialisasi serat optik. Dari layanan telepon jarak jauh ke internet dan perangkat medis seperti endoskop, serat optik sekarang menjadi bagian utama dari kehidupan modern.

• 1854: John Tyndall menunjukkan kepada Royal Society bahwa cahaya dapat dilakukan melalui aliran air yang melengkung, membuktikan bahwa sinyal cahaya dapat ditekuk.
• 1880: Alexander Graham Bell menemukan nya "Photophone, "yang mentransmisikan sinyal suara pada sinar cahaya. Bell memfokuskan sinar matahari dengan cermin dan kemudian berbicara tentang mekanisme yang menggetarkan cermin. Pada ujung penerima, detektor mengambil berkas yang bergetar dan menerjemahkannya kembali menjadi suara seperti yang dilakukan telepon dengan sinyal listrik. Namun, banyak hal - misalnya hari yang berawan, dapat mengganggu Photophone, menyebabkan Bell menghentikan penelitian lebih lanjut dengan penemuan ini.
• 1880: William Wheeler menemukan sistem pipa ringan yang dilapisi dengan lapisan yang sangat reflektif yang menerangi rumah dengan menggunakan cahaya dari lampu busur listrik yang ditempatkan di ruang bawah tanah dan mengarahkan cahaya di sekitar rumah dengan pipa.
• 1888: Tim medis Roth dan Reuss of Vienna menggunakan batang kaca bengkok untuk menerangi rongga tubuh.
• 1895: Insinyur Prancis Henry Saint-Rene merancang sistem batang kaca bengkok untuk memandu gambar cahaya dalam upaya televisi awal.
• 1898: Amerika David Smith mengajukan permohonan paten pada perangkat batang kaca bengkok untuk digunakan sebagai lampu bedah.
• 1920-an: orang Inggris John Logie Baird dan American Clarence W. Hansell mematenkan gagasan untuk menggunakan array batang transparan untuk mengirimkan gambar masing-masing untuk televisi dan faksimili.
• 1930: Mahasiswa kedokteran Jerman Heinrich Lamm adalah orang pertama yang mengumpulkan seikat serat optik untuk membawa gambar. Tujuan Lamm adalah melihat bagian dalam tubuh yang tidak bisa diakses. Selama eksperimennya, ia melaporkan mentransmisikan gambar bola lampu. Namun, kualitas gambarnya buruk. Usahanya untuk mengajukan paten ditolak karena paten Inggris Hansell.
• 1954: Belanda ilmuwan Abraham Van Heel dan ilmuwan Inggris Harold H. Hopkins secara terpisah menulis makalah tentang bundel gambar. Hopkins melaporkan pencitraan bundel serat yang tidak berkarat, sementara Van Heel melaporkan bundel sederhana dari serat berpakaian. Dia menutupi serat telanjang dengan selubung transparan dari indeks bias yang lebih rendah. Ini melindungi permukaan pantulan serat dari distorsi luar dan sangat mengurangi gangguan antar serat. Pada saat itu, hambatan terbesar untuk penggunaan serat optik yang layak adalah dalam mencapai kehilangan sinyal (cahaya) terendah.
• 1961: Elias Snitzer dari American Optical menerbitkan deskripsi teoritis tentang serat mode-tunggal, serat dengan inti yang sangat kecil sehingga dapat membawa cahaya hanya dengan satu mode pandu gelombang. Gagasan Snitzer baik-baik saja untuk instrumen medis yang mencari ke dalam manusia, tetapi seratnya kehilangan satu desibel per meter. Perangkat komunikasi diperlukan untuk beroperasi pada jarak yang jauh lebih lama dan membutuhkan kehilangan cahaya tidak lebih dari sepuluh atau 20 desibel (pengukuran cahaya) per kilometer.
• 1964: Spesifikasi kritis (dan teoretis) diidentifikasi oleh Dr. C.K. Kao untuk jarak jauh komunikasi perangkat. Spesifikasinya adalah sepuluh atau 20 desibel kehilangan cahaya per kilometer, yang menetapkan standar. Kao juga menggambarkan perlunya bentuk kaca yang lebih murni untuk membantu mengurangi kehilangan cahaya.
• 1970: Satu tim peneliti mulai bereksperimen dengan silika menyatu, bahan yang mampu kemurnian ekstrim dengan titik leleh tinggi dan indeks bias rendah. Peneliti Corning Glass Robert Maurer, Donald Keck, dan Peter Schultz menemukan kawat serat optik atau "Serat Optik Waveguide" (paten # 3.711.262) yang mampu membawa informasi 65.000 kali lebih banyak daripada kawat tembaga. Kawat ini memungkinkan informasi yang dibawa oleh pola gelombang cahaya untuk diterjemahkan di tempat tujuan bahkan ribuan mil jauhnya. Tim telah memecahkan masalah yang diajukan oleh Dr. Kao.
• 1975: Pemerintah Amerika Serikat memutuskan untuk menghubungkan komputer di markas NORAD di Gunung Cheyenne menggunakan serat optik untuk mengurangi gangguan.
• 1977: Optik pertama telepon sistem komunikasi dipasang sekitar 1,5 mil di bawah pusat kota Chicago. Setiap serat optik membawa setara dengan 672 saluran suara.
• Pada akhir abad ini, lebih dari 80 persen lalu lintas jarak jauh dunia dilakukan melalui kabel serat optik dan 25 juta kilometer kabel. Kabel yang dirancang Maurer, Keck, dan Schultz telah dipasang di seluruh dunia.

Informasi berikut ini disampaikan oleh Richard Sturzebecher. Itu awalnya diterbitkan dalam publikasi Army Corp "Pesan Monmouth."

Pada tahun 1958, di Laboratorium Korps Sinyal Angkatan Darat AS di Fort Monmouth New Jersey, manajer Copper Cable and Wire membenci masalah transmisi sinyal yang disebabkan oleh petir dan air. Dia mendorong Manajer Penelitian Material Sam DiVita untuk mencari pengganti tembaga kawat. Sam mengira kaca, serat, dan sinyal cahaya mungkin berfungsi, tetapi para insinyur yang bekerja untuk Sam mengatakan kepadanya bahwa serat kaca akan pecah.

Pada bulan September 1959, Sam DiVita bertanya kepada Letnan 2 Richard Sturzebecher apakah dia tahu bagaimana menulis formula untuk serat gelas yang mampu mentransmisikan sinyal cahaya. DiVita mengetahui bahwa Sturzebecher, yang menghadiri Sekolah Sinyal, telah mencairkan tiga sistem kaca triaksial menggunakan SiO2 untuk tesis seniornya tahun 1958 di Alfred University.

Sturzebecher tahu jawabannya. Saat menggunakan a mikroskop untuk mengukur indeks refraksi pada kacamata SiO2, Richard menderita sakit kepala parah. Serbuk kaca SiO2 60 persen dan 70 persen di bawah mikroskop memungkinkan cahaya putih cemerlang yang lebih tinggi melewati slide mikroskop dan masuk ke matanya. Mengingat sakit kepala dan cahaya putih cemerlang dari SiO2 tinggi kaca, Sturzebecher tahu bahwa formula itu akan menjadi SiO2 yang sangat murni. Sturzebecher juga tahu bahwa Corning membuat bubuk SiO2 dengan kemurnian tinggi dengan mengoksidasi SiCl4 murni menjadi SiO2. Dia menyarankan agar DiVita menggunakan kekuatannya untuk memberikan kontrak federal kepada Corning untuk mengembangkan serat.

DiVita telah bekerja dengan para peneliti Corning. Tetapi ia harus mempublikasikan gagasan itu karena semua laboratorium penelitian memiliki hak untuk mengajukan tawaran pada kontrak federal. Jadi pada tahun 1961 dan 1962, gagasan untuk menggunakan SiO2 dengan kemurnian tinggi untuk serat gelas untuk mentransmisikan cahaya dibuat informasi publik dalam permintaan penawaran ke semua laboratorium penelitian. Seperti yang diharapkan, DiVita memberikan kontrak kepada Corning Glass Works di Corning, New York pada tahun 1962. Pendanaan federal untuk serat optik kaca di Corning adalah sekitar $ 1.000.000 antara tahun 1963 dan 1970. Korps Sinyal Pendanaan federal dari banyak program penelitian tentang serat optik berlanjut hingga 1985, dengan demikian penyemaian industri ini dan menghasilkan industri bernilai miliaran dolar saat ini yang menghilangkan kawat tembaga dalam komunikasi a realitas.

DiVita terus bekerja setiap hari di Korps Sinyal Angkatan Darat A.S. di akhir usia 80-an dan menjadi sukarelawan sebagai konsultan tentang nanosains hingga kematiannya pada usia 97 tahun 2010.