Qui a fabriqué la première fibre optique au monde ?

En 1966, K. Kao, un scientifique chinois travaillant chez Standard Telecommunications Laboratories Ltd. au Royaume-Uni, s'associe à son collègue GA Hockham pour publier un article intitulé « »Guides d'ondes de surface à fibres diélectriques pour fréquences optiques'.

Dans l'article, ils indiquent clairement que tant que la pureté de la fibre de verre est résolue, l'atténuation du signal optique dans la fibre de verre peut être réduite. Lorsque le taux d'atténuation descend à 20 dB/km , cette fibre de verre peut être utilisée pour des communications pratiques. Cet article a ensuite été considéré comme l’ouvrage fondateur de la théorie des communications par fibre optique. Cela a ouvert la porte du fibre optique ère et a changé l’orientation de la technologie de la communication humaine.

Kao fait des expériences

Au début de la publication du journal, il n'était pas reconnu par l'industrie. A cette époque, personne ne croyait à la conclusion de Gao Kun. Tout le monde croit que le « verre sans impuretés » imaginé par Gao Kun n'existe pas. Afin de prouver sa théorie, Kao a visité des usines de verre partout dans le monde, essayant de rechercher une coopération. Cependant, ces usines ont toutes rejeté Gao Kun. Ils n’envisagent pas de mener une étude approfondie car une telle recherche est « inutile et coûteuse ».

Fin 1966, les choses marquent un tournant. Un ingénieur nommé William Shaver a visité le laboratoire de recherche du bureau de poste à Londres, en Angleterre, et a vu le projet de communication par fibre optique introduit par le laboratoire, et s'est montré très intéressé. L'entreprise pour laquelle travaille William Shaffer est Corning Glass Works, la plus ancienne entreprise de fabrication de verre aux États-Unis. De retour aux États-Unis, William Shaffer a fait part de son expérience à la haute direction de l'entreprise et a fortement suggéré que l'entreprise mène des recherches sur les fibres optiques. La suggestion de William Shaffer a été prise au sérieux par la haute direction de Corning. Bientôt, ils ont tranquillement commencé la recherche et le développement de fibre de verre de haute pureté.

Bill Armistead, directeur de la recherche et du développement de Corning, était à la tête de cet effort. Il recrute le physicien d'entreprise Robert Maurer, lui assigne deux nouveaux jeunes chercheurs (le chimiste Pete Schultz et le physicien expérimental Donald Keck) et forme ainsi une équipe. Equipe de recherche de 3 personnes.

En tant que chef d'équipe, Robert Maurer est un personnage légendaire. Né en 1924, il a participé à la Seconde Guerre mondiale lorsqu'il était jeune et a remporté la médaille Purple Heart. Après la guerre, il retourne à l'université et obtient un doctorat. en physique des basses températures du Massachusetts Institute of Technology et travaillant pour Corning (1952). Il convient de mentionner qu'en décembre 1956, il a publié un article théorique sur « Le verre est un liquide gelé » dans le « Journal of Chemical Physics », qui a été cité par l'article classique de Kao Kung, qui est la première coopération entre les deux. intersection. Après que l’équipe de trois personnes ait officiellement lancé les recherches, elle s’est retrouvée face à un énorme défi. À cette époque, la fibre de verre la plus pure avait un taux d’atténuation d’environ 1 000 dB/km. Vouloir réduire cette valeur à 20 dB/km n'est pas une relation de 50 fois, mais une étonnante relation de 10 au 98ème coefficient de puissance.

De gauche à droite : Donald Keck, Robert Maurer, Pete Schultz

Pour eux, il existe deux options de départ possibles : Premièrement, utiliser une grande quantité de verre optique de haute pureté. Deuxièmement, la silice fondue (SiO2, dioxyde de silicium), car le quartz peut atteindre une grande pureté. La première est une solution relativement mature, et c’était aussi la solution choisie par la plupart de ses pairs à l’époque. Cependant, Robert Maurer a adopté une approche différente et a choisi la deuxième option. Il a ensuite rappelé : « Si vous faites les choses différemment des autres, vous avez deux avantages. Premièrement, vous pouvez réussir là où ils ont échoué. Deuxièmement, si vous échouez, vous collecterez leurs informations. »

La silice est un matériau très pur. Cependant, sa température de fusion est extrêmement élevée, nécessitant 1650°C. Les fours ordinaires ne peuvent tout simplement pas atteindre de telles températures. Après quelques investigations, Robert Maurer a fait appel à Frank Zimar, Ph.D. en chimie. Frank Zima a autrefois construit un four pour les premiers projets de semi-conducteurs de Corning, capable d'atteindre des températures de 2 000 °C. Avec l'aide de Frank Zima, en 1967, le groupe de Robert Maurer tire la première fibre optique monomode expérimentale à base de silice dopée au titane. Après tests, l'atténuation de cette fibre est encore élevée, mais elle a été grandement améliorée par rapport à avant. Cela a renforcé la confiance de l'équipe de recherche.

Plus tard, après des tentatives répétées, l’équipe de recherche a progressivement maîtrisé les compétences d’étirage des préformes de fibres optiques, ainsi que des technologies clés comme le traitement des dépôts de suie. L'indice d'atténuation de la fibre optique qu'ils ont fabriquée a été continuellement amélioré, se rapprochant progressivement de la valeur théorique.

Le 22 juillet 1970, l'équipe de recherche en a retiré 6 fibres optiques à partir de 6 préformes dopées au titane de compositions différentes. Le 7 août, ils ont testé ces fibres. En testant une fibre de 29 mètres de long, ils ont obtenu une valeur d'atténuation étonnante de 17 dB/km . C'est la première fois que l'objectif de la thèse de 20 dB/km est atteint. La longueur de fibre de 29 mètres est courte, ce qui peut affecter la précision des résultats des tests. Afin d'être plus rigoureux, le 21 août, ils ont sorti une autre fibre optique de 210 mètres et l'ont testée. Lorsque le laser hélium-néon de Donald Keck est entré dans le cœur de la fibre, il a été surpris de voir un éclair rouge très brillant. Il réalisa qu'il s'agissait d'une réflexion de Fresnel provenant de l'extrémité de la fibre. A cette époque, il a enregistré le résultat du test du taux d'atténuation de la fibre optique - 16,9 dB/km. Ils peuvent enfin pousser un soupir de soulagement. La première fibre optique expérimentale théorique à faibles pertes au monde est officiellement née. Fin septembre 1970, Robert Maurer s'envole pour Londres et annonce les résultats des recherches de son équipe lors de la conférence « Guided Wave Trunk Communication » organisée par le British Institute of Electrical Engineers, qui fait sensation dans l'ensemble de l'industrie.

Dans les années 1980 et 1990, la technologie de la fibre optique a connu un essor rapide et est devenue un moyen de transmission important dans les communications filaires. Au 21e siècle, les fibres optiques ont complètement remplacé les câbles métalliques et sont devenues la base de l'ensemble de l'infrastructure. réseau de communications. La quantité de données pouvant être transmises par une seule fibre optique a déjà dépassé le niveau du To/s. Aujourd’hui, la demande annuelle mondiale de câbles optiques dépasse 500 millions de kilomètres de fibres. Ces fibres optiques transmettent d’énormes quantités de données, soutiennent le développement de l’ensemble de la société et contribuent grandement au progrès de la civilisation humaine.

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