Digitalkameraets opfindere får nobelprisen i fysik

Uden lysledere, intet lynhurtigt internet. (Foto: BigRiz)

I år har nobelpris-komiteen valgt at give nobelprisen i fysik til mændene bag opfindelser, der har stor betydning for vores dagligdag. Prisen på 10 millioner svenske kroner deles nemlig mellem Charles Kuen Kao, der opfandt det moderne lyslederkabel, og Willard Sterling Boyle og George Elwood Smith, der opfandt den type billedsensor, der den dag i dag sidder i de fleste digitalkameraer.

Uden lyslederkabler, der også kaldes fiberoptiske kabler, ville det være en tvivlsom fornøjelse at være på internettet. Det er nemlig umuligt at overføre de enorme mængder data, der i dag sendes mellem computere på nettet, via elektriske kabler.

Og det er ikke bare internettet, der ville gå i knæ uden lysledere - også moderne telefoni og kabel-tv ville være ilde stedt, hvis det ikke havde været for den opdagelse, som Charles Kao gjorde i midten af 1960'erne.

400 dvd'er over Atlanten på ét sekund

Charles Kao blev født i Kina i 1933. Han uddannede sig som ingeniør og fik job i det britiske teleselskab Standard Telephones and Cables. Her fandt han i 1966 ud af, hvordan man kan designe fiberoptiske kabler, der kan bruges til at transportere store mængder data.

I starten af 1960'erne var laseren blevet opfundet, og det stod hurtigt klart, at den kunne bruges til lynhurtig datakommunikation - hvis man altså kunne finde et materiale at sende lyset fra laseren igennem.

De første optiske fibre duede ikke, for tabet var alt for stort - lyset nåede simpelthen ikke ud i den anden ende, hvis kablet var mere end et par meter langt. Charles Kao fandt ud af, at lyset blev absorberet og spredt, hvis lyslederkablet ikke blev fremstillet af et ultrarent glasmateriale, og hans forskning førte til de lyslederkabler, vi kender i dag.

I dag kan man sende data gennem et optisk kabel, der er tusinder af kilometer langt med en hastighed på flere tusinde milliarder bit i sekundet. Faktisk lykkedes det for nyligt forskere fra Alcatel-Lucent Bell Labs at sende, hvad der svarer til indholdet af 400 dvd'er, gennem et 7000 kilometer langt lyslederkabel på et enkelt sekund.

Fra lys til elektricitet

Og apropos Bell Labs i USA: Her blev den anden store opdagelse, der i år belønnes med nobelprisen i fysik, gjort i 1969. Willard S. Boyle og George E. Smith fandt ud af, hvordan man kunne designe en billedsensor, altså en chip, der kan forvandle det indkommende lys til elektricitet på en smart måde.

Willard Boyle (tv.) og George Smith, her på et billede fra 1974, opfandt den CCD billedsensor, der bruges i digitale kameraer. (Foto: Alcatel-Lucent/Bell Labs)

Den opfindelse er grundlaget for de digitale kameraer, som de fleste af os har i dag. Størstedelen af alle moderne digitalkameraer rummer nemlig et elektronisk øje i form af en CCD (charge-coupled device) som den, Willard Boyle og George Smith opfandt.

Når lyset rammer en CCD, forvandles fotonerne til elektriske ladninger. Når billedet er taget, transporteres de elektriske ladninger ud til kanten af chippen og omdannes til elektrisk spændinger, der kan digitaliseres og gemmes i kameraets hukommelse.

I dag er næsten alle kameraer til både stillbilleder og video digitale, og kvaliteten bliver stadig bedre. Hvor den første kommercielle billedchip fra 1974 havde 10.000 pixels (billedpunkter), skal antallet af pixels i dag tælles i adskillige millioner - selv kameraet i en mobiltelefon byder på en opløsning på op til flere megapixels.

Selv i rummet finder man CCD-chips. Det avancerede Wide Field Camera 3 ombord på rumteleskopet Hubble rummer nemlig to af slagsen. Så uden CCD, ingen fantastiske billeder fra rummet.

Links
Nobelprize.org: Mere om nobelprisen i fysik Pressemeddelelse fra Alcatel Lucent: Rekord for dataoverførsel Læs også på videnskab.dk: Nobelpris til amerikanere for 'grand cru-forskning' Hele internettet i en enkelt fiber Internettets afløser er på vej CCD på Kepler-satellitten