Oggi, cavi in fibra ottica trasportare più di 95% di tutti i dati digitali di tutto il mondo, alla base di Internet. Nel 1966, fu Kuen Charles Kao (Charlie ai suoi colleghi) che propose l’uso delle fibre ottiche come mezzo universale per la comunicazione e calcolò come potrebbe essere fatto. Data la tecnologia rudimentale disponibile al momento, è stato un salto di immaginazione, al confine con la fantascienza. Per questo lavoro, Kao ha vinto una parte del Premio Nobel per la fisica nel 2009.

Kao nacque il 4 novembre 1933 nell’alta società di Shanghai, da padre avvocato accademico e madre poetessa. Introverso e geek, Kao è stato educato a casa con il fratello minore Timothy prima di andare a francese – e scuole di lingua inglese. Nel 1953, si trasferì in Inghilterra per studiare al Woolwich Polytechnic (ora Università di Greenwich a Londra).

Laureato in ingegneria elettrica nel 1957, entra a far parte del conglomerato Telefonico internazionale & Telegraph (ITT). Lì incontrò sua moglie, il collega ingegnere Gwen Mae-wan Wong. Ha rifiutato una lectureship al Politecnico di Loughborough, nel Regno Unito, per fare un dottorato di ricerca industriale nel braccio di ricerca della società — gli Standard Telecommunication Laboratories (STL) di Harlow, nel Regno Unito. Simile a Bell Labs negli Stati Uniti (anche se meno ben finanziato), STL era un vivaio per i futuri leader accademici e industriali, inebriante di creatività, cameratismo e intraprendenza. Kao si è unito al gruppo di Toni Karbowiak, lavorando a fianco di un altro pioniere britannico delle telecomunicazioni, Alec Reeves.

All’epoca, le telecomunicazioni utilizzavano cavi elettronici coassiali o trasmettevano segnali radio nella gamma di frequenze megahertz. La crescente domanda di trasferimento di informazioni ha comportato il passaggio a frequenze a microonde più elevate (gigahertz), con importanti programmi di ricerca istituiti in tutto il mondo per trovare un modo per guidare i segnali dalla sorgente alla destinazione. La tecnologia front-runner era guide d’onda in metallo cavo, pioniere nel 1950 da Harold Barlow, supervisore esterno di dottorato di Kao presso l’University College di Londra. Costosi e poco pratici, questi tubi metallici dovevano essere posati in linee rette. Karbowiak, un ingegnere esperto di microonde ed ex studente di dottorato di Barlow, sapeva che erano necessarie nuove idee.

Nei primi anni 1960, proprio come il laser è venuto circa, Karbowiak ha chiesto a Kao di guardare un analogo ottico di una guida d’onda a microonde. I segnali ottici hanno una frequenza ancora più alta (centinaia di terahertz), e quindi possono trasportare più informazioni. L’idea di creare una guida d’onda per la trasmissione della luce su centinaia di chilometri era mozzafiato. Significava ridurre la guida d’onda da pochi centimetri a qualcosa di sottile come un capello umano, largo appena 100 micrometri. Il vetro era il materiale otticamente più trasparente conosciuto e aveva i vantaggi di essere potenzialmente flessibile e resistente ai fulmini. Ma potrebbe essere reso puro e abbastanza chiaro? George Hockham, un giovane teorico di talento, fu assegnato ad aiutare Kao.

Hanno iniziato pragmaticamente; data la potenza disponibile dai primi laser del tempo, la sensibilità dei rivelatori, e la distanza tra di telecomunicazioni del regno UNITO di commutazione centri, hanno calcolato che un segnale poteva permettersi di perdere solo 20 decibel (una misura logaritmica della potenza) per chilometro percorso — l’equivalente di un 99% di perdita di potenza dopo 1 km. Questo era un obiettivo ambizioso: i migliori occhiali dell’epoca avevano perdite circa 1098 volte maggiori, di circa 1.000 dB km-1. Kao ha analizzato sistematicamente l’assorbimento, la riflessione e la dispersione di diversi occhiali, mentre Hockham ha eseguito calcoli di guida d’onda. Il loro punto di riferimento 1966 carta ha concluso che il compito, anche se difficile, era teoricamente possibile (K. C. Kao e G. A. Hockham Proc. Inst. Elettr. Ing. 113, 1151–1158; 1966).

Il documento passò quasi inosservato, tranne che nei laboratori di ricerca del General Post Office britannico (il braccio delle telecomunicazioni di cui in seguito divenne British Telecom, ora BT) e del Ministero della Difesa. Entrambe le organizzazioni istituiscono programmi di ricerca in questo settore, attratti dall’idea di un’alternativa a basso costo alle guide d’onda a microonde.

Ma c’era molto scetticismo — il divario tra teoria e pratica era enorme. Per convincere gli altri, Kao ha misurato le perdite negli occhiali più puri che riusciva a trovare, ora aiutato da Mervin Jones (Hockham ha lasciato per iniziare il proprio gruppo di ricerca antenna-tecnologia nel 1967). Hanno ideato un complesso ed elegante set-up per misurare valori molto bassi di perdita in barre di vetro di silice fusa circa la lunghezza di un righello. Hanno pubblicato i loro risultati nel 1969 (M. W. Jones e K. C. Kao J. Phys. E Sic. Instrum. 2, 331; 1969). L’anno successivo, il gruppo di Robert Maurer presso la ditta statunitense Corning Glass ha superato il limite di 20 dB km–1 in fibre ottiche di circa 1 km di lunghezza. Insieme ai rapporti del primo laser a semiconduttore a temperatura ambiente a onda continua nel 1970, questo ha convinto i dubbiosi, scatenando gli sforzi di ricerca in tutto il mondo.

La rivoluzione della fibra ottica era iniziata. Gran parte del lavoro è stato svolto presso STL e presso i laboratori di ricerca Post Office in Gran Bretagna, in feroce concorrenza con Bell Labs e la società di telecomunicazioni statunitense A&T. Nel 1977, l’Ufficio postale britannico è stato il primo ad installare fibre ottiche nella sua rete di telecomunicazioni. Il primo sistema transatlantico seguì nel 1988.

Dal 1970 al 1974, Kao ha istituito il dipartimento di ingegneria elettrica presso l’Università cinese di Hong Kong (CUHK), tornando a STL nelle vacanze per tenersi al passo con la ricerca. Nel 1974, Kao è andato a lavorare per ITT negli Stati Uniti, dove è salito a direttore della ricerca aziendale nel 1985. In 1986, è tornato a CUHK come vice-cancelliere, dove, per nove anni, ha usato le sue connessioni per rafforzare la base di ricerca dell’università e renderla competitiva a livello internazionale.

A metà degli anni 2000, Kao ha sviluppato la malattia di Alzheimer. Ha partecipato alla cerimonia del premio Nobel 2009 e alle celebrazioni successive, sempre con un sorriso, ma il suo discorso per il Nobel è stato letto da sua moglie Gwen. Morì a Hong Kong il 23 settembre.

L’eredità di Kao è difficile da sopravvalutare. Oggi, le sue previsioni del 1966 sono state superate di sei ordini di grandezza, con perdite di fibre inferiori a 0.15 dB km-1. La determinazione di Kao ha ispirato quelli di noi che hanno lavorato in STL fino alla sua chiusura in 2009. Il sito, ora un hub di business tecnologico, è chiamato Kao Park in onore del suo residente più famoso.