Qui a inventé la fibre optique ?

Qui a inventé la fibre optique ?

La fibre optique est la transmission contenue de la lumière à travers de longues tiges de fibre en verre ou en plastique. La lumière se déplace par le processus de réflexion interne. L’âme de la tige ou du câble est plus réfléchissante que le matériau qui l’entoure. La lumière est ainsi renvoyée dans l’âme où elle peut continuer à se déplacer dans la fibre. Les câbles à fibres optiques sont utilisés pour transmettre la voix, les images et d’autres données à une vitesse proche de celle de la lumière. Aujourd’hui, qui-a-invente.eu vous propose son guide : Qui a inventé la fibre optique ?

Qui a inventé la fibre optique ?

Les chercheurs Robert Maurer, Donald Keck et Peter Schultz, de Corning Glass, ont inventé le fil de fibre optique ou « fibres de guide d’ondes optiques » (brevet n° 3 711 262) capable de transporter 65 000 fois plus d’informations que le fil de cuivre, grâce auquel les informations transportées par un motif d’ondes lumineuses peuvent être décodées à une destination située même à des milliers de kilomètres.

Les méthodes et les matériaux de communication par fibre optique qu’ils ont inventés ont ouvert la voie à la commercialisation de la fibre optique. Du service téléphonique longue distance à l’internet en passant par les appareils médicaux tels que l’endoscope, la fibre optique fait désormais partie intégrante de la vie moderne.

Chronologie de la fibre optique

Comme nous l’avons vu, Maurer, Keck et Shultz ont introduit la fibre optique en 1970, mais de nombreux autres développements importants ont conduit à la création de cette technologie ainsi qu’à des améliorations après son introduction. La chronologie suivante met en évidence les dates et les développements clés.

  • 1854 : John Tyndall démontre à la Royal Society que la lumière peut être conduite à travers un courant d’eau courbé, prouvant ainsi qu’un signal lumineux peut être courbé.
  • 1880 : Alexander Graham Bell invente son « photophone », qui transmet un signal vocal sur un faisceau de lumière. Bell concentrait la lumière du soleil à l’aide d’un miroir, puis parlait dans un mécanisme qui faisait vibrer le miroir. À l’extrémité réceptrice, un détecteur capte le faisceau vibrant et le décode en une voix, de la même manière qu’un téléphone le fait avec des signaux électriques. Cependant, de nombreuses choses – un jour nuageux, par exemple – pouvaient interférer avec le photophone, ce qui a poussé Bell à arrêter toute recherche sur cette invention. William Wheeler a inventé un système de tubes lumineux revêtus d’un revêtement hautement réfléchissant qui éclaire les maisons en utilisant la lumière d’une lampe à arc électrique placée au sous-sol et en dirigeant la lumière autour de la maison à l’aide des tubes.
  • 1888 : L’équipe médicale de Roth et Reuss de Vienne utilise des tiges de verre courbées pour éclairer les cavités corporelles.
  • 1895 : L’ingénieur français Henry Saint-René conçoit un système de tiges de verre courbées pour guider les images lumineuses dans une tentative de télévision précoce.
  • 1898 : L’Américain David Smith dépose une demande de brevet pour un dispositif de tiges de verre courbées destiné à être utilisé comme lampe chirurgicale.
  • 1920s : L’Anglais John Logie Baird et l’Américain Clarence W. Hansell ont breveté l’idée d’utiliser des réseaux de tiges transparentes pour transmettre des images pour la télévision et les télécopies respectivement.
  • 1930 : L’étudiant en médecine allemand Heinrich Lamm est la première personne à assembler un faisceau de fibres optiques pour transporter une image. L’objectif de Lamm était de regarder à l’intérieur des parties inaccessibles du corps. Au cours de ses expériences, il a rapporté avoir transmis l’image d’une ampoule électrique. L’image était cependant de mauvaise qualité. Ses efforts pour déposer un brevet ont été refusés en raison du brevet britannique de Hansell.
  • 1954 : Le scientifique néerlandais Abraham Van Heel et le scientifique britannique Harold H. Hopkins écrivent séparément des articles sur les faisceaux d’imagerie. Hopkins a présenté un rapport sur les faisceaux d’imagerie de fibres non gainées tandis que Van Heel a présenté un rapport sur les faisceaux simples de fibres gainées. Il a recouvert une fibre nue d’une gaine transparente d’un indice de réfraction inférieur. Cela protégeait la surface de réflexion de la fibre contre les distorsions extérieures et réduisait considérablement les interférences entre les fibres. À l’époque, le plus grand obstacle à une utilisation viable de la fibre optique était d’obtenir la plus faible perte de signal (lumière).
  • 1961 : Elias Snitzer, d’American Optical, publie une description théorique des fibres monomodes, une fibre dont le cœur est si petit qu’il peut transporter la lumière avec un seul mode de guide d’ondes. L’idée de Snitzer était bonne pour un instrument médical regardant à l’intérieur de l’être humain, mais la fibre présentait une perte de lumière d’un décibel par mètre. Les appareils de communication devaient fonctionner sur des distances beaucoup plus longues et nécessitaient une perte de lumière ne dépassant pas 10 ou 20 décibels (une mesure de la lumière) par kilomètre.
  • 1964 : Une spécification critique (et théorique) a été identifiée par le Dr C.K. Kao pour les dispositifs de communication à longue portée. La spécification était de 10 ou 20 décibels de perte de lumière par kilomètre, ce qui a établi la norme. Kao a également illustré le besoin d’une forme de verre plus pure pour aider à réduire la perte de lumière.
  • 1970 : Une équipe de chercheurs commence à expérimenter la silice fondue, un matériau capable d’une extrême pureté avec un point de fusion élevé et un faible indice de réfraction. Les chercheurs de Corning Glass, Robert Maurer, Donald Keck et Peter Schultz, inventent le fil de fibre optique ou « fibres de guide d’ondes optiques » (brevet n° 3 711 262) capable de transporter 65 000 fois plus d’informations que le fil de cuivre. Ce fil permettait de décoder des informations transportées par un motif d’ondes lumineuses à une destination située même à des milliers de kilomètres. L’équipe a résolu les problèmes présentés par le Dr Kao.
  • 1975 : Le gouvernement américain décide de relier les ordinateurs du siège du NORAD à Cheyenne Mountain en utilisant des fibres optiques pour réduire les interférences.
  • 1977 : Le premier système de communication par téléphone optique est installé à environ 1,5 km sous le centre-ville de Chicago. Chaque fibre optique transportait l’équivalent de 672 canaux vocaux.
  • 2000 : À la fin du siècle, plus de 80 % du trafic mondial longue distance est acheminé par des câbles à fibres optiques et 25 millions de kilomètres de câbles. Des câbles conçus par Maurer, Keck et Schultz ont été installés dans le monde entier.

Rôle de l’U.S. Army Signal Corps

Les informations suivantes ont été soumises par Richard Sturzebecher. Elles ont été publiées à l’origine dans la publication de l’Army Corp « Monmouth Message ».

En 1958, dans les laboratoires de l’U.S. Army Signal Corps à Fort Monmouth, New Jersey, le responsable des câbles et fils de cuivre a détesté les problèmes de transmission des signaux causés par la foudre et l’eau. Il encouragea le directeur de la recherche sur les matériaux, Sam DiVita, à trouver une solution de remplacement au fil de cuivre. Sam pensait que le verre, la fibre et les signaux lumineux pourraient fonctionner, mais les ingénieurs qui travaillaient pour Sam lui ont dit qu’une fibre de verre se briserait.

En septembre 1959, Sam DiVita a demandé au sous-lieutenant Richard Sturzebecher s’il savait comment écrire la formule d’une fibre de verre capable de transmettre des signaux lumineux. DiVita avait appris que Sturzebecher, qui fréquentait la Signal School, avait fondu trois systèmes de verre triaxial en utilisant du SiO2 pour sa thèse de fin d’études de 1958 à l’université d’Alfred.

Corning Glass Works obtient un contrat pour la fibre optique

Sturzebecher connaissait la réponse. Alors qu’il utilisait un microscope pour mesurer l’indice de réfraction des verres de SiO2, Richard a eu un violent mal de tête. Les poudres de verre SiO2 à 60 % et 70 % placées sous le microscope laissaient passer des quantités de plus en plus importantes de lumière blanche brillante à travers la lame du microscope et dans ses yeux. Se souvenant de son mal de tête et de la lumière blanche brillante produite par le verre à haute teneur en SiO2, Sturzebecher savait que la formule serait du SiO2 ultra pur. Sturzebecher savait également que Corning fabriquait de la poudre de SiO2 de haute pureté en oxydant du SiCl4 pur en SiO2. Il a suggéré que DiVita utilise son pouvoir pour attribuer un contrat fédéral à Corning pour développer la fibre.

DiVita avait déjà travaillé avec les chercheurs de Corning. Mais il devait rendre l’idée publique car tous les laboratoires de recherche avaient le droit de soumissionner pour un contrat fédéral. Ainsi, en 1961 et 1962, l’idée d’utiliser du SiO2 de haute pureté pour une fibre de verre destinée à transmettre la lumière a été rendue publique dans un appel d’offres adressé à tous les laboratoires de recherche. Comme prévu, DiVita a attribué le contrat à Corning Glass Works à Corning, New York en 1962. Le financement fédéral de la fibre optique de verre à Corning a été d’environ 1 000 000 $ entre 1963 et 1970. Le financement fédéral de nombreux programmes de recherche sur la fibre optique par le Signal Corps s’est poursuivi jusqu’en 1985, ce qui a permis d’amorcer cette industrie et de faire de l’élimination du fil de cuivre dans les communications une réalité qui représente aujourd’hui plusieurs milliards de dollars.

DiVita a continué à venir travailler quotidiennement au Signal Corps de l’armée américaine à la fin de ses 80 ans et a travaillé bénévolement comme consultant en nanosciences jusqu’à sa mort à l’âge de 97 ans en 2010.

adminmalou

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