Disegno di fibre ottiche

Oggi le fibre ottiche che trasportano le telefonate e il traffico Internet (oltre alle immagini degli interni dei pazienti attraverso gli endoscopi) sembrano esistere da sempre. In effetti, l'idea di base di utilizzare bacchette di vetro per guidare la luce risale almeno al 1840. Ma il problema di rendere una superficie di vetro abbastanza liscia da trasmettere la luce ha richiesto più di un secolo per essere risolto. Alla fine, è stata la scommessa del fine settimana di uno studente universitario che ha dato i suoi frutti.

Le fibre all'inizio sono lisce, ma quando vengono raggruppate insieme per trasmettere immagini o altri dati, le loro superfici si graffiano a vicenda, lasciando trasudare la luce. I ricercatori pensavano che un rivestimento, o isolamento, realizzato con un materiale otticamente meno denso del vetro avrebbe riflesso la luce all'interno delle fibre. Ma le prove con materiali dalla margarina alla cera d'api sono state tutte deluse.

Questa storia faceva parte del nostro numero di novembre 2001

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Poi Larry Curtiss ha avuto un lampo di genio. Nel 1956, Curtiss era un junior dell'Università del Michigan, lavorando per costruire un endoscopio a fibra ottica flessibile per esaminare lo stomaco. Quando le fibre nude non funzionavano, si chiedeva se potesse avvolgerle in un altro tipo di vetro. Sapeva che, poiché il tubo di vetro utilizzato nei laboratori di chimica era meno denso otticamente delle aste che stava testando, avrebbe dovuto intrappolare la luce all'interno del nucleo della fibra. La sua idea era di far scivolare l'asta centrale in tali tubi, fonderli insieme e quindi estrarre fibre rivestite di vetro dal materiale caldo. Ma diversi professori di fisica gli dissero che il rivestimento di vetro si sarebbe rotto, rendendolo inutile. Gli hanno suggerito di attenersi alla plastica invece.

L'8 dicembre 1956 i professori partirono per una conferenza, quindi Curtiss decise di provare il tubo di vetro. Lo fece fondere attorno a un'asta e si allontanò dalla fornace tirando fuori una sottile fibra di vetro. Ero a 40 piedi lungo il corridoio e potevo ancora vedere il bagliore della fibra, ricorda Curtiss. La fibra stava trasmettendo la luce lungo tutto il corridoio, molto più lontano del necessario per un endoscopio. Curtiss raccolse le sue prime fibre avvolgendole intorno a scatole di farina d'avena come quella sopra. Entro 10 settimane il gastroenterologo Basil Hirschowitz aveva esaminato le ulcere di un paziente attraverso un endoscopio realizzato con le nuove fibre.

L'imaging medico in fibra ottica era attivo e funzionante. All'inizio degli anni '60, i ricercatori nel campo delle comunicazioni iniziarono a utilizzare fibre rivestite di vetro per trasmettere dati vocali. Ma mentre l'idea essenziale di Curtiss era vera, le fibre utilizzate nelle comunicazioni dovevano essere realizzate in vetro molto più puro utilizzando una tecnologia diversa, quindi il brevetto che ha ricevuto non si estendeva a quel campo. Con sede a Concord, MA, Curtiss lavora ancora come consulente nel campo delle fibre ottiche.

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