"Vater der Faseroptik" und Pioniere der digitalen Fotografie erhalten Nobelpreis für Physik
Diesen Artikel hier im Internet lesen und das dazugehörige Bild betrachten zu können, ist zu einem nicht geringen Teil auf die Arbeit der drei Wissenschaftler zurückzuführen, an die der diesjährige Nobelpreis für Physik vergeben wurde. Der britisch-amerikanische Physiker Charles Kuen Kao, der bei den Standard Telecommunication Laboratories im Vereinigten Königreich und an der Chinese University of Hong Kong in China forscht, erhielt die eine Hälfte des mit 10 Millionen Schwedischen Kronen (976.000 EUR) dotierten Preises "für bahnbrechende Errungenschaften zur Übertragung von Licht in Fasern für die optische Kommunikation". Schon um 1930 verwendeten Ärzte kurze optische Fasern, um ihre Patienten innerlich zu untersuchen oder bei zahnärztlichen chirurgischen Eingriffen Zähne auszuleuchten. Allerdings waren diese Fasern recht schnell erschöpft und konnten das Licht nur über sehr kurze Entfernungen übertragen. Während der 1960er Jahre erlaubte die Erfindung des Lasers das direkte Pumpen fokussierter Lichtstrahlen in optische Fasern. Doch auch diese Lasersignale schwächten sich schnell ab: Nach nur 20 Metern blieb lediglich 1% des in die Fasern eingetretenen Lichts übrig. Im Jahr 1965 erlangte der 1933 in Shanghai, China, geborene Charles Kao am Imperial College London, Vereinigtes Königreich, einen Doktortitel der Elektrotechnik. Zu diesem Zeitpunkt arbeitete er bereits bei Standard Telecommunication Laboratories, wo er gemeinsam mit seinem Kollegen George Hockham Glasfasern im Detail untersuchte. Im Januar 1966 legten die beiden Partner ihre Ergebnisse vor. Sie gingen davon aus, dass Verunreinigungen im Glas für die Reduzierung der Effizienz optischer Fasern verantwortlich seien. Die Übertragung von Licht über große Entfernungen würde die Herstellung hochreinen, transparenten Glases erfordern. Glas dieser Transparenz war jedoch noch nie hergestellt worden. Dennoch gelang nur vier Jahre später einem US-amerikanischen Glashersteller die Fertigung einer äußerst reinen Glasfaser von einem Kilometer Länge. Heute übertragen mehr als eine Milliarde Kilometer Lichtleitfasern Telefongespräche, Texte, Bilder und andere Daten mit Lichtgeschwindigkeit rund um die Welt. "[Professor Kao] entwickelte die Prinzipien der Faseroptik aus seinen eigenen Erkenntnissen und verwandelte die Kommunikation über Licht leitende Glasfasern in alltägliche Realität - was dann schließlich das Zeitalter des Internets einläutete", sagte Lawrence Lau, Rektor der Chinese University of Hong Kong. "Die Hochgeschwindigkeits-Netzwerkkommunikation, die heute ein integraler Bestandteil des modernen Lebens ist, hat ihrem Vorreiter Professor Charles Kao viel zu verdanken." Die andere Hälfte des diesjährigen Nobelpreises für Physik teilen sich William Boyle und George Smith von den Bell Laboratories in den USA "für die Erfindung einer bildgebenden Halbleiterschaltung - des CCD-Sensors [Charge-Coupled Device]". Ein CCD-Bauelement ist das "elektronische Auge", das Herz jeder digitalen Kamera. Das Bauelement beruht auf dem photoelektrischen Effekt (für den übrigens 1921 Albert Einstein den Nobelpreis für Physik erhielt). Unter dem photoelektrischen Effekt wird Licht in elektrische Signale umgewandelt. Der CCD-Sensor ist eine Anordnung von "Fotozellen", die in Abhängigkeit von der Intensität des sie treffenden Lichts unterschiedliche Mengen an Elektronen emittieren. Der Elektronengehalt der einzelnen Fotozelle kann dann eingelesen werden, womit schließlich ein optisches in ein digitales Bild umgewandelt wird. Verschiedene Filter ermöglichen die Erzeugung von Farbbildern. Neben der Revolutionierung der Fotografie kommen CCD-Sensoren bei der Darstellung des Körperinneren in der Medizin zum Einsatz. "Die digitale Fotografie hat sich zu einem unersetzlichen Werkzeug in vielen Bereichen der Forschung entwickelt", heißt es in einer Erklärung der Nobelstiftung. "CCD-Technik schuf neue Möglichkeiten zur Visualisierung einer zuvor unsichtbaren Welt. Sie hat uns kristallklare Bilder ferner Orte unseres Universums sowie der Tiefen des Ozeans geliefert." Und natürlich sind Professor Kaos optische Kabel unerlässlich, um die mit Hilfe von CCD-Sensoren aufgenommenen Bilder rund um die Welt schicken zu können.
Länder
Kanada, Vereinigtes Königreich, Vereinigte Staaten