Kuen Charles Kao (1933-2018)

Charles Kao

kredit: Institut for teknik og teknologi arkiv

i dag bærer fiberoptiske kabler mere end 95% af alle digitale data rundt om i verden, hvilket understøtter internettet. I 1966 var det Kuen Charles Kao (Charlie til sine kolleger), der foreslog brugen af optiske fibre som et universelt medium til kommunikation og beregnet, hvordan det kunne gøres. I betragtning af den rudimentære teknologi, der var tilgængelig på det tidspunkt, var det et spring af fantasi, der grænser op til science fiction. Til dette arbejde vandt Kao en andel af Nobelprisen i fysik i 2009.

Kao blev født den 4.November 1933 i Shanghai high society, til en akademisk advokat far og digter mor. Indadvendt og nørdet, Kao blev uddannet hjemme hos sin yngre bror Timothy, inden han gik på fransk – og engelsktalende skoler. I 1953 flyttede han til England for at studere i London.

uddannet i elektroteknik i 1957 sluttede han sig til standardtelefoner og kabler, en del af konglomeratet International Telephone & Telegraph (ITT). Der mødte han sin kone, medingeniør. Han afviste et lektorat ved Loughborough Polytechnic, UK, for at lave en industriel ph.d. i virksomhedens forskningsarm — Standard Telecommunication Laboratories (STL) i Harloughborough Polytechnic, UK. Svarende til Bell Labs i USA (skønt mindre godt finansieret), STL var en børnehave for fremtidige akademiske og industrielle ledere, berusende med kreativitet, kammeratskab og opfindsomhed. Kao sluttede sig til gruppen af Toni Karbuviak, arbejder sammen med en anden britisk telekommunikationspioner, Alec Reeves. på det tidspunkt brugte telekommunikation koaksiale elektroniske kabler eller udsendte radiosignaler i frekvensområdet. Stigende efterspørgsel efter informationsoverførsel betød at flytte til højere mikrobølgefrekvenser med store forskningsprogrammer oprettet rundt om i verden for at finde en måde at styre signaler fra kilde til destination. Frontløberteknologien var hule metalbølgeledere, banebrydende i 1950 ‘ erne af Harold Barlove, kaos eksterne ph.d. – vejleder ved University College London. Dyrt og upraktisk, disse metalrør skulle lægges i lige linjer. En erfaren mikrobølgetekniker og tidligere ph.d. – studerende ved Barlove vidste, at der var behov for nye ideer.

i begyndelsen af 1960 ‘ erne, ligesom laseren opstod, bad Karbuviak Kao om at se på en optisk analog af en mikrobølgebølgeleder. Optiske signaler har en endnu højere frekvens (hundredvis af teraherts), og så kan bære mere information. Ideen om at lave en bølgeleder til transmission af lys over hundreder af kilometer var betagende. Det betød at krympe bølgelederen fra et par centimeter over til noget så tyndt som et menneskehår, kun 100 eller så mikrometer bredt. Glas var det mest optisk gennemsigtige materiale, der var kendt, og havde fordelene ved at være potentielt fleksibelt og modstandsdygtigt over for lyn. Men kan det gøres klart og tydeligt nok? George Hockham, en talentfuld ung teoretiker, fik til opgave at hjælpe Kao.

de startede pragmatisk; i betragtning af den strøm, der var tilgængelig fra de tidligste lasere af tiden, følsomheden af detektorer og afstanden mellem britiske telekommunikationskontaktcentre, beregnede de, at et signal kun havde råd til at miste 20 decibel (et logaritmisk mål for effekt) pr.tilbagelagt kilometer — svarende til et 99% strømtab efter 1 km. Dette var et ambitiøst mål: de bedste briller på det tidspunkt havde tab omkring 1098 gange større, på omkring 1.000 dB km–1. Kao analyserede systematisk absorption, refleksion og spredning af forskellige briller, mens Hockham foretog beregninger af bølgelederdimension. Deres vartegn fra 1966 konkluderede, at opgaven, selvom den var vanskelig, teoretisk var mulig (K. C. Kao og G. A. Hockham Proc. Inst. Electr. Eng. 113, 1151–1158; 1966).

papiret gik næsten ubemærket, undtagen på forskningslaboratorierne i det britiske General Post Office (hvis telekommunikationsarm senere blev British Telecom, nu BT) og Forsvarsministeriet. Begge organisationer oprettede forskningsprogrammer på dette område, tiltrukket af ideen om et billigere alternativ til mikrobølgebølgeledere.

men der var meget skepsis — kløften mellem teori og praksis var enorm. For at overbevise andre målte Kao tabene i de reneste briller, han kunne finde, nu hjulpet af Mervin Jones (Hockham forlod for at starte sin egen antenneteknologiske forskningsgruppe i 1967). De udtænkte en kompleks og elegant opsætning til at måle meget lave værdier af tab i stænger af smeltet silicaglas omkring længden af en lineal. De offentliggjorde deres resultater i 1969 (M. Jones og K. C. Kao J. Phys. E Sci. Instrum. 2, 331; 1969). Det følgende år brød Robert Maurers gruppe hos det amerikanske firma Corning Glass grænsen på 20 dB km-1 i optiske fibre på omkring 1 km lang. Sammen med rapporter om den første kontinuerlige bølge rumtemperatur halvlederlaser i 1970 overbeviste dette tvivlerne og udløste forskningsindsats over hele verden.

den optiske fiberrevolution var begyndt. Meget af arbejdet blev udført på STL og på Post Office research labs i Storbritannien i hård konkurrence med Bell Labs og det amerikanske telekommunikationsfirma på&T. I 1977 blev det britiske postkontor det første til at installere optiske fibre i sit telekommunikationsnetværk. Det første transatlantiske system fulgte i 1988.

fra 1970 til 1974 oprettede Kao elektroteknikafdelingen ved det kinesiske universitet i Hong Kong (CUHK) og vendte tilbage til STL i ferien for at holde sig ajour med forskningen. I 1974 gik Kao på arbejde for ITT i USA, hvor han steg til direktør for virksomhedsforskning i 1985. I 1986 vendte han tilbage til CUHK som rektor, hvor han i ni år brugte sine forbindelser til at styrke universitetets forskningsbase og gøre det internationalt konkurrencedygtigt. i midten af 2000 ‘ erne udviklede Kao sygdommen. Han deltog i 2009 Nobel pris ceremoni og festlighederne bagefter, altid med et smil, men hans Nobel tale blev læst af hans kone Gven. Han døde i Hong Kong den 23. September.

kaos arv er svært at overvurdere. I dag er hans forudsigelser fra 1966 overskredet med seks størrelsesordener med fibertab på mindre end 0.15 dB km–1. Kaos beslutsomhed inspirerede dem af os, der arbejdede hos STL helt frem til lukningen i 2009. Sitet, nu en Teknologi Business hub, er opkaldt Kao Park til ære for sin mest berømte beboer.

Skriv et svar

Din e-mailadresse vil ikke blive publiceret.