Ziehen von optischen Fasern

Heute scheint es die Glasfasern, die Telefongespräche und Internetverkehr übertragen (sowie Bilder des Patienteninneren durch Endoskope), schon ewig zu geben. Tatsächlich geht die Grundidee, Glasstäbe zur Lichtlenkung zu verwenden, mindestens bis in die 1840er Jahre zurück. Aber das Problem, eine Glasoberfläche glatt genug zu machen, um Licht durchzulassen, brauchte mehr als ein Jahrhundert, um sie zu lösen. Letztendlich war es ein Wochenendspiel eines Studenten, das sich ausgezahlt hat.

Fasern beginnen glatt, aber wenn sie gebündelt werden, um Bilder oder andere Daten zu übertragen, kratzen sich ihre Oberflächen gegenseitig und lassen Licht durchsickern. Die Forscher dachten, dass eine Umhüllung oder Isolierung aus einem optisch weniger dichten Material als Glas das Licht zurück in die Fasern reflektieren würde. Aber Versuche mit Materialien von Margarine bis Bienenwachs enttäuschten alle.

Die Zukunft des Fernsehens

Diese Geschichte war Teil unserer November-Ausgabe 2001



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Dann hatte Larry Curtiss ein Brainstorming. 1956 arbeitete Curtiss als Junior an der University of Michigan an der Entwicklung eines flexiblen faseroptischen Endoskops zur Untersuchung des Magens. Als blanke Fasern nicht funktionierten, fragte er sich, ob es vielleicht möglich wäre, sie in eine andere Art von Glas zu wickeln. Da die in Chemielabors verwendeten Glasröhren optisch weniger dicht waren als die Stäbe, die er testete, wusste er, dass sie Licht im Kern der Faser einfangen sollten. Seine Idee war, den Kernstab in solche Rohre zu schieben, zusammenzuschmelzen und dann glasummantelte Fasern aus dem heißen Material herauszuziehen. Aber mehrere Physikprofessoren sagten ihm, die Glasbeschichtung würde brechen und sie unbrauchbar machen. Sie schlugen ihm vor, stattdessen bei Plastik zu bleiben.

Am 8. Dezember 1956 reisten die Professoren zu einer Konferenz ab, also beschloss Curtiss, die Glasröhren auszuprobieren. Er schmolz es um einen Stab herum und ging vom Ofen weg und zog eine dünne Glasfaser heraus. Ich war 12 Meter den Flur entlang und konnte immer noch das Glühen der Faser sehen, erinnert sich Curtiss. Die Faser leitete das Licht den ganzen Gang hinunter – viel weiter als für ein Endoskop erforderlich. Curtiss sammelte seine frühen Fasern, indem er sie um Haferflockenschachteln wie die obige wickelte. Innerhalb von 10 Wochen hatte der Gastroenterologe Basil Hirschowitz die Geschwüre eines Patienten durch ein Endoskop aus den neuen Fasern untersucht.

Die faseroptische medizinische Bildgebung war ausgeschaltet und lief. In den frühen 1960er Jahren begannen Kommunikationsforscher mit der Verwendung von Glasfasern zur Übertragung von Sprachdaten. Aber während Curtiss' grundlegende Idee wahr war, mussten die in der Kommunikation verwendeten Fasern mit einer anderen Technologie aus viel reinerem Glas hergestellt werden – also erstreckte sich das von ihm erhaltene Patent nicht auf dieses Gebiet. Curtiss mit Sitz in Concord, MA, arbeitet immer noch als Berater im Bereich Glasfaser.

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