Les fibres òptiques i els ulls de les càmeres digitals, protagonistes de la Novel·la de Física

2009/10/06 Etxebeste Aduriz, Egoitz - Elhuyar Zientzia

• Elektronika
• Telekomunikazioak
• Fisika

El premi Nobel de Física d'enguany ha estat per a dos descobriments diferents. Mig premi Charles K. Ho rebrà Kao per la seva recerca en la transmissió de llum a través de fibra òptica. I l'altra meitat Willard S. Boyle i George E. Smith estarà dirigit a investigadors pel descobriment d'un sensor digital d'imatge CCD, un ull electrònic de càmeres digitals.

En el món hi ha un bilió de quilòmetres de fibra òptica. A través d'aquestes fibres es transporten imatges, textos, vídeos, àudios i moltes dades a gran velocitat a través de la llum. Les fibres òptiques constitueixen gran part de les xarxes de comunicacions actuals.

La invenció del làser a principis de la dècada de 1960 va suposar un pas important en el desenvolupament de les fibres òptiques, ja que va permetre codificar la informació a través de la llum. Però el transport d'aquesta llum era una altra cosa. Hi havia fibres òptiques, però amb les d'aquella època només quedava l'1% de la llum cada 20 metres.

De fet, Charles Kuen Kao investigava com millorar aquest problema amb un clar objectiu: que a un quilòmetre arribi almenys l'1% de la llum introduïda en la fibra. En 1966 va presentar el resultat de la seva recerca: la clau de la fabricació de fibres amb el vidre més pur possible.

Pocs anys després, els investigadors de la fàbrica de vidre estatunidenc Corning Glass Works van aconseguir fabricar fibres ultrafinas de gran puresa. Pot semblar que les fibres ultrafinas de vidre són molt fràgils, però les seves propietats són diferents en les fibres: es fa dura, lleugera i flexible. Es tracta, per tant, d'un material excel·lent per al seu ús com a fil de comunicació.

En les actuals fibres òptiques arriba a un quilòmetre el 95% de la llum. I la capacitat de les fibres és cada vegada major.

Ull electrònic

El desenvolupament de les càmeres digitals no és inferior al de les fibres òptiques. I el sensor CCD (Charged Coupled Device) ideat pels investigadors Willard Boyle i George Smith ha estat fonamental en aquest desenvolupament. Perquè el CCD és l'ull de les càmeres digitals.

Boyle i Smith no tenien les fotos digitals al cap quan van desenvolupar el CCD, volien crear una millor memòria electrònica. Actualment no es dóna aquest ús al CCD, però no es pot dir que el descobriment no hagi tingut èxit.

El CCD és una placa de silicona plena de cèl·lules fotosensibles. En colpejar la llum que entra per l'objectiu en aquesta placa, el CCD transforma la intensitat lumínica que rep cada cèl·lula en una càrrega elèctrica. Hi ha un canvi elèctric que pot convertir-se en un nombre binari, és a dir, digitalitzat. D'aquesta forma, cada cèl·lula pren la informació d'un punt de la imatge i amb ella es pot formar un píxel de la foto digital.

Gràcies al CCD, va començar una nova era per a la fotografia i, en general, per a la imatge. I això també ha tingut una gran influència en diferents àmbits de la ciència. El telescopi Hubble, per exemple, és la tecnologia que permet extreure aquestes espectaculars imatges de l'univers.