Lichtwellenleiter im 19. Jahrhundert

Kategorie: Technik

Bei meiner Arbeit an den Lehrmaterialien zu unserem Optik-Fernlehrgang bin ich kürzlich über ein absolut faszinierendes Patent aus dem Jahr 1881 gestolpert.

Bei HarzOptics arbeiten wir momentan an Lehrheften für einen Fernlehrgang in technischer Optik und Photonik, den wir eigentlich schon im letzten Jahr abschließen wollten, was wir jedoch aufgrund eines Forschungsauftrags im Bereich LED-Charakterisierung und unseres aktuellen LED-Straßenlampen-Projekts inzwischen mehrfach auf die lange Bank schieben mussten. Nun haben wir die Sache wieder in Angriff genommen - und mir fällt die dankbare Aufgabe zu, die von meinen Kollegen zusammengetragenen Texte in LaTeX zu übertragen.

Ein obskurer kleiner Verweis meines Kollegen Matthias auf eine Erfindung von William Wheeler aus dem Jahr 1881 hat dabei kürzlich meine Aufmerksamkeit erweckt. Eingereicht hatte Wheeler ein optisches Lichtleitersystem zur Beleuchtung eines ganzen Hauses - Jahrzehnte bevor der Term "Lichtwellenleiter" seine heutige Bedeutung bekam. Denn beim Stichwort Lichtwellenleiter denkt man heute natürlich vor allem (bzw. ausschließlich) an Glasfasern und optische Polymerfasern - und sicher nicht an hohle Glasrohre...

Wheeler entwickelte ein System von "light pipes" - hohlen "Lichtrohren" mit reflexiver Auskleidung, durch die Licht "geführt" werden konnte. Als Lichtleiter verwendete Wheeler hohle Glasröhren mit Silberbeschichtung, die durch eine Asphalt-Ummantelung geschützt wurden. Diese Lichtrohre sollten mit einer elektrischen Bogenlampe im Keller des Gebäudes verbunden werden (die Glühbirne war zu dieser Zeit noch brandneu). Die Original-Zeichnung aus der Patentschrift (entliehen aus "Optoelectronic Packaging") lässt erahnen, wie so ein System ausgesehen haben dürfte:

Die Idee Wheelers war innovativ und ihrer Zeit weit voraus, dennoch war sein System selbst nicht besonders praxistauglich. Wie man sich leicht vorstellen kann, sind die beschriebenen Lichtrohre nicht dazu in der Lage, ohne Verluste mit der großen Zahl an Reflexionen fertig zu werden. Viel zu wenig Licht kommt daher am Ende der Lichtrohre an, so dass Wheelers Erfindung sich niemals in der Welt der Jahrhundertwende etablieren konnte und über die Jahre in Vergessenheit gerät.

Doch obwohl Wheelers Ideen ultimativ kein Erfolg beschieden war, kann man ihm nicht absprechen, der geistige Urheber des ersten wirklich komplexen Lichtwellenleitersystems gewesen zu sein - der Vorreiter vieler Kommunikationstechnologien, die wir heute wie selbstverständlich nutzen. Wer also war William Wheeler? Von Neugierde gepackt, begab ich mich auf eine kleine Internetrecherche auf den Spuren eines relativ unbekannten Erfinders, über den sich nicht einmal in der Wikipedia ein Eintrag findet.

William Wheeler wurde 1851 in Concord im US-Bundesstaat Massachusetts geboren, und zwar als viertes von insgesamt acht Kindern seiner Eltern Edwin und Mary Wheeler. Im Jahr 1867 immatrikulierte sich Wheeler - gerade 16 Jahre alt - am Massachusetts Agricultural College, wo er sich zum Ingenieur ausbilden ließ. Bereits als Student arbeitete Wheeler beim Bau von Highways mit, nach seinem Abschluss wechselte er zum Eisenbahnbau.

Im Jahre 1875 wurde er von seiner alten Hochschule zurückgerufen, um in Japan am Aufbau einer Landwirtschafts-Hochschule in Sapporo auf der Insel Hokkaido mitzuarbeiten. In Japan unterrichtet Wheeler Mathematik und Ingenieurwesen und begleitet den Aufbau der ersten japanischen Wetterstation. Seine Erfolge in Japan beförderten Wheelers Karriere ungemein und im Jahr 1877 wird er zum Präsidenten der Hochschule in Sapporo berufen.

Ein Jahr später heiratete er Fannie Eleanor Hubbard, mit der er 1879 wieder in die Vereinigten Staaten zurückkehrte. Dort gründete er die "Wheeler Reflector Company", die Straßenlampen produziert und vertreibt. In diese Zeit fallen die meisten seiner vielen Patente, darunter auch das "Lichtrohr-Patent" aus dem Jahr 1881. Wheeler arbeitete noch bis 1932, als er im hohen Alter von 81 Jahren in seiner Heimat Massachusetts verstarb.

An der Amherst University of Massachusetts werden noch heute seine Briefe und Patentschriften in der DuBois Library als "Wheeler Collection" aufbewahrt.

Webseiten, die sich mit Wheelers Arbeit beschäftigen:

Autor: Christian Reinboth· 0 Kommentare· Permalink· Trackback-URL

Tags: Lichtwellenleiter· Optik· Photonik· William Wheeler