Optik lif
Tarihi

_________________________________________________________________________________________________________________________
Optik lifler, yaygın olarak gelişmiş ülkelerde kullanılmasına rağmen, basit ve eski bir teknolojidir. Işığa kırılım aracılığıyla yol gösterme, optik lifleri mümkün kılan ilke, ilk olarak Daniel Colladon ve Jacques Babinet tarafından Paris'te 1840 yıllarının başlarında ispatlandı. John Tyndall 12 yıl sonra Londra'da bu konuyla ilgili bir konferans düzenledi. Tyndall aynı zamanda 1870'te ışığın doğası hakkındaki tanıtıcı kitabında tam içsel yansıma özelliği hakkında bilgi verdi: “Işık havadan suya girdiğinde ışın kırığı düşey yöne doğru bükülür. Işın sudan havaya geçtiğinde ise düşey yönden dışa doğru bükülür. Eğer sudaki ışının yüzeye dik olan eksenle yaptığı açı 48 dereceden büyükse, ışın suyu terk etmez; tam olarak yüzeyde yansıtılır. Işığın tam yansıma yaptığı yerin başlangıç sınırını işaretleyen açıya “sınır açısı” adı verilir. Su için bu açı 48º27' iken, kristal için 38º41 ve elmas için 23º42'dır.”Aynı zamanda pigmentsiz insan saçının da fiber optik görevi gördüğü gösterilmiştir.
Dişçilikteki kapalı içsel ışıklandırım gibi pratik uygulamalar 20. Yüzyılın başlarında ortaya çıktı. Tüpler aracılığıyla görüntü iletimi birbirinden bağımsız olarak radyo deneycisi Clarence Hansell ve televizyonun öncüsü John Logie Baird tarafından 1920’lerde kanıtlandı. Bir sonraki on yıl aralığında bu ilke dahiliye deneylerinde Heinrich Lamm tarafından kullanıldı. Daha uygun kırılma çarpanı sunmak için ışıklifinin şeffaf bir kılıfla kaplandığı modern ışıklifleri  daha sonra ortaya çıktı. Gelişmeler görüntü iletimi için lif yığınları üzerine yoğunlaştı. London Imperial College’dan Harold Hopkins ve Narinder Singh Kapany birkaç bin lifin birleştiği 75 cm’lik yığınlar boyunca düşük kayıplı ışık iletimini başardılar. “A flexible fibrescope, using static scanning” başlıklı makaleleri 1954 yılında Journal dergisinde yayınlandı. İlk optik lifli yarı esnek gastroskopun patenti Michigan Üniversite'si araştırmacıları Basil Hirschowitz, C. Wilbur Peters ve Lawrence E. Curtiss tarafından alındı. Gastroskopu geliştirme aşamasında Curtiss ilk cam kılıflı lifleri üretti. Daha önceki ışıkliflerinin düşük kırılım çarpanı, kılıf maddesi olarak kullanışsız yağlara ve balmumuna bel bağlıyordu.
Sonrasında çeşitli görüntü iletimi uygulamaları bu gelişmeleri izledi.
1880 yılında Alexander Graham Bell ve Summer Tainter Washington'daki Volta Laboratuvarı'nda ses sinyallerini optik ışınlar üzerinde ileten fotofon cihazını icat etti. Bu cihaz telekomünikasyonun ileri düzey formuydu ve fiber optik mühendisliği tarafından güvenli ışık transferi sunulana kadar kullanışsızdı. Atmosferik engellere maruz kalmalarıda bir diğer sorunlarıydı. 19. Yüzyılın sonu 20. Yüzyılın başında ışık, bükülmüş cam çubuk aracılığıyla beden çürüklerini aydınlatmak amacıyla yönlendirildi. Jun-ichi Nishizawa, Tohuku Üniversitesi'ndeki bir Japon bilim adamı, 2004 yılında Hindistan'da basılan kitabında belirttiği gibi 1963 yılında ışıkliflerinin iletişim için kullanılmasını önerdi. Nishizawa, ışığın yarı iletken lazerler üzerinden iletilmesini sağlayacak bir kanal görevi gören kademeli kırılım çarpanlı ışıklifleri gibi ışıklifi  iletişimin gelişmesine katkı sağlayacak diğer teknolojiler de icat etti. Çalışan ilk ışıklifi data iletim sistemi Alman fizikçi Manfred Börner tarafından 1965 yılında Telefunken Araştırma Laboratuvarı'nda üretildi ve bu gelişmeyi 1966 yılındaki bu teknoloji alanındaki ilk patent alımı izledi. İngiliz STC şirketinden Charles K. Kao ve George A. Hockham lifleri pratik iletişim ortamı yapan ışıkliflerindeki etki zayıflamasının 20 dB/km'nin altına düşürülebileceği fikrini ortaya attı. Liflerdeki etki zayıflamasının saçılma gibi temel fiziksel etkilerden ziyade yok edilebilen yabancı maddelerin neden olduğunu önerdiler. Işıklifleri için ışık kaybı özelliklerini teori haline getirdiler ve bu çeşit lifler için kullanılacak doğru maddenin silika cam olduğunu belirttiler. Bu buluş Kao'ya 1999 yılında Nobel Fizik Ödülü'nü getirdi.
NASA Ay'a gönderilen televizyon kameralarında ışıklifi kullandı. O zamanlar bunların kamerada kullanılması kişiye mahsustu, sadece gerekli güvenlik iznine sahip olanlara ya da gerekli güvenlik iznine sahip olan birilerinin eşliğinde bulunanlara izin veriliyordu.
Kritik etki zayıflaması olarak 20 db/km kullanımı ilk olarak 1970 yılında şimdinin Corning Incorporated'i olan bir Amerikan cam üreticisin araştırmacıları Robert D.Maurer, Donald Keck, Peter C. Schultz ve Frank Zimar tarafından başarıldı. Silika camı titanyumla dopingleyerek 17 db/km etki zayıflamalı lif ürettiler. Birkaç yıl sonra çekirdek katkılayıcı olarak germenyum dioksit kullanarak yalnızca 4 db/km etki zayıflamalı lif ürettiler. Bu derece düşük bir etki zayıflaması telekomünikasyondaki ışıklifine öncülük etti. 1981 yılında, General Electric 40 km. uzunluğa ulaşabilen eritilmiş kuartz külçeler üretti.
Modern optik kablolardaki etki zayıflaması bakır tellere göre çok daha düşüktür. Bu durum yineleyici 70–150 km uzunluğundaki lif bağlantılarına öncülük etmiştir. Optik-elektrik-optik yineleyicilerin azaltılarak veya kaldırılarak uzun mesafeli lif sistemlerinin maliyetini düşüren erbiyum dopingli lif yükselticileri Southampton Üniversitesi'nden David N. Payne ve Emanuel Desurvire tarafından 1986 yılında Bell Laboratuvarı'nda geliştirildi. Güçlü modern ışıklifi, hem çekirdek hem de kılıf için cam kullanır ve bu nedenle yaşlanmaya daha az meyillidir. Bu prensip Gerhard Bernsee tarafından Almanya'da 1973 yılında icat edilmiştir.
Gelişmekte olan fotonik kristal alanı 1991'de tam içsel yansıma yerine kırınım yoluyla ışığı yönlendiren fotonik kristal liflerin gelişmesine önderlik etti. İlk fotonik kristal lifler 2000 yılında piyasada yerini aldı. Fotonik kristal lifler geleneksel liflerden daha yüksek güç taşıyabilir ve dalga boyu bağlantılı özellikleri performansı artırmak için değiştirilebilir.