Corning entdeckt die verlustarme Glasfaser | Eine Zeitreise durch die Geschichte der Glasfaser-Technologie | Corning

Corning entdeckt die verlustarme Glasfaser

Corning entdeckt die verlustarme Glasfaser

1970 stand die Welt am Rande einer Daten- und Kommunikationsexplosion.

Durch neue Erfindungen wuchs die Notwendigkeit, Daten über große Entfernungen übertragen zu können. Im Herbst 1969 nahm das US-Verteidigungsministerium ARPAnet in Betrieb, einen Vorläufer des Internets, der das Pentagon mit Universitätslaboren vernetzte. Unternehmen wie Digital Equipment bauten die ersten kühlschrankgroßen Minicomputer, die kleiner und billiger als Großrechner in Raumgröße waren. Das bedeutete, dass mehr Unternehmen Daten für ihre Geschäfte nutzen konnten. Die ersten Geldautomaten mussten angeschlossen werden, um Kontoinformationen von Verbrauchern zu übertragen. Sie waren noch so primitiv, dass die Papierquittungen leicht radioaktiv waren, um sie lesbar zu machen. In einem anderen Jahr verschickte der Computerprogrammierer Ray Tomlinson die weltweit erste E-Mail und führte damit das @-Zeichen zur Trennung von Name und Adresse eines Benutzers ein.

Unternehmen weltweit mussten zu einer Zeit miteinander kommunizieren, in der Kupfer-Telefonkabel nur ein begrenztes Anrufvolumen übertragen konnten. Die Tonqualität war blechern, weil die Leitungen nicht genug Informationen transportieren konnten, um die Stimme einer Person vollständig wiederzugeben. Die Nachfrage übertraf das Angebot so stark, dass ein Auslandsgespräch damals vier US-Dollar pro Minute (27 US-Dollar pro Minute nach heutigem Währungsstand) oder mehr kosten konnte.

Der Bedarf, enorme Daten- und Gesprächsmengen über große Entfernungen zu geringen Kosten zu übertragen, wuchs kontinuierlich. Forscher hatten damals eine Theorie, wie dieses Ziel zu erreichen wäre – dank Charles Kao, einem Physiker der Standard Telecommunication Laboratories, einer Forschungseinrichtung in England.

Der Begriff „Glasfaser“ wurde in den 1960er Jahren geprägt. Ursprünglich wurde der Begriff jedoch für Lichtverstärker verwendet, die in Kathodenstrahlröhren (zum Fernsehen), Computerschaltkreisen und medizinischen Geräten eingesetzt wurden. Die Technologie funktionierte allerdings nur über kurze Strecken. Nach etwa 20 Metern war das Signal fast vollständig verschwunden.

Kao war der erste, der das Potenzial von Glasfasern als Übertragungsmedium erkannte. In einer bahnbrechenden Publikation aus dem Jahr 1966 schrieb Kao, dass Glasfaser den Kupferkabel- oder Funksignalen potenziell weit überlegen sei – theoretisch. Das Problem waren die Verunreinigungen im Glas, die einen Signalverlust verursachten, den Wissenschaftler als "Dämpfung" bezeichneten. Die Herausforderung bestand darin, eine "verlustarme Faser" zu finden – Glas, das Licht über weite Entfernungen ohne nennenswerten Lichtverlust übertragen kann. Kao stellt die Hypothese auf, dass durch die Bereinigung des Glases dünne Faserstränge in der Lage sein müssten, riesige Datenmengen über große Entfernungen mit minimalem Signalverlust übertragen zu können.

Aber niemand wusste, wie derartig reines Glas herzustellen war. Die britische Post, die auch für das Telefonsystem des Vereinigten Königreichs zuständig war, wandte sich an Corning mit der Bitte um Hilfe bei der Suche nach neuartigen, leistungsstarken Datenleitungen. Corning beauftragte den angestellten Physiker Robert Maurer mit der Bildung eines Teams, dem sich auch zwei junge Forscher anschlossen, die neu im Unternehmen waren: Donald Keck, ein Experimentalphysiker, und Peter Schultz, ein Glaschemiker.

Der Weg zur Innovation ist jedoch oft frustrierend und von Fehlern und gescheiterten Experimenten geprägt. Dies führte zu zahllosen Glaskombinationen und Experimenten mit verschiedenen Gestaltungsdimensionen und Produktionsmethoden zur Herstellung und Reinigung der Komponenten. Eine der größten Herausforderungen war die Kombination zweier Gläser zu einer einzigen Faser. Für jeden Test mussten die Forscher Stränge aus Glasblöcken ziehen, die nebeneinander in einem Ofen lagen, und diese dann ineinander einschließen, um eine einzige Faser zu erhalten.

„Er beugte sich über das Mikroskop und war überrascht, als er einen hellen Lichtpunkt erblickte. Später beschrieb Keck diesen Moment als ‘das Großartigste, das ich je gesehen habe.‘“

Das Team hatte also eine weitere neue Faservariante hergestellt, und an einem späten Freitagnachmittag im August 1970 legte Keck diese neue Probe in das Prüfgerät zum Test ein. Keck wollte die Probe als letzten Versuch vor dem Start ins Wochenende ausmessen. Er beugte sich über das Mikroskop und war überrascht, als er einen hellen Lichtpunkt erblickte. Später beschrieb Keck diesen Moment als „das Großartigste, das ich je gesehen habe“. Lichtverlust wird in Dezibel gemessen. Dr. Kao hatte bereits festgestellt, dass die Lichtdurchlässigkeit eines Glases einen Lichtverlust von weniger als 20 dB aufweisen müsse, damit seine Theorie funktioniert. Das Licht, das nun durch die Faser floss, wies einen Wert zwischen 16 und 17 dB auf. Keck sagte: „Es war, als könnte ich den Geist von Edison im Labor spüren.“

"Optical Waveguide Fibers", wie die Erfinder es in ihrer Patentanmeldung beschrieben, waren Fasern, die 65.000 Mal mehr Informationen übertragen konnten als Kupferdraht. Allerdings vergingen vier weitere Jahre, bevor dieser besondere Moment im Sommer 1970 in Form des US-Patents Nr. 3.711.262 verewigt wurde.

Es hat weitere neun Jahre gedauert, bis Corning mit der Massenproduktion von Glasfasern begann. Und noch einige Jahre mehr vergingen, bis Unternehmen begannen, Glasfaserkabel unter dem Meer zu verlegen, um Kontinente miteinander zu verbinden und Menschen so die Möglichkeit zu geben, kostengünstiger miteinander zu kommunizieren.

Doch dieser Nachmittag im August 1970 markierte den Beginn einer Revolution, die die Welt und die Art zu kommunizieren nachhaltig verändert hat. 

Die Geschichte der Glasfaser

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