Den Nobelpreis für Physik 2009 teilen sich Charles Kuen Kao, für dessen bahnbrechenden Erfolge auf dem Gebiet der Lichtleitung mittels Fiberoptik für optische Kommunikation sowie Willard Sterlin Boyle und George Elwood Smith für die Erfindung des CCD-Sensors.
Der chinesische Physiker Charles Kuen Kao (*1933 in Shanghai, China), zuletzt als Spezialist für optische Datenübertragung der Direktor einer Forschungsabteilung des Technologiekonzerns ITT in England, gilt als einer der Pioniere der optischen Datenübertragung in Lichtleitern. Ihm gelang insbesondere auch das Problem des Datenverlustes in Lichtleitern (speziell Glasfasern) zu lösen. Der kanadische Physiker Willard Sterlin Boyle (*1924 in Amherst, Kanada) und der amerikanische Physiker George Elwood Smith (*1930 in White Plains, NY, USA), beide zuletzt Wissenschaftler bei den Bell Laboratories und Spezialisten in der Halbleiterforschung, erfanden den CCD-Sensor (CCD ist Abkürzung für: charge-coupled device), der als lichtempfindliches Halbleiterbauelement in allen digitalen Kameras steckt.
Hintergrund: Die optische Datenübertragung in Lichtwellenleitern wie Glasfasern bietet gegenüber elektrischen Leitern eine höhere Übertragungsdichte und Bandbreite an Informationen. Sie ist dazu kaum anfällig gegenüber elektromagnetischen Störungen von außen. Glasfasern für optische Datenübertragung bestehen aus einem Mantel von einem geringeren Brechungsindex als im lichtleitenden Faserkern. Die Lichtwellenleitung kann dann weitgehend verlustfrei erfolgen, wenn an der Grenze der unterschiedlich brechenden Medien mit den Brechzahlen n2 und n1 eine Totalreflexion erfolgt, dabei lässt sich Θc , der sogenannte Grenzwinkel der Totalreflektion, nach Θc=arcsin(n2/n1) ermitteln (abgeleitet aus dem Brechungsgesetz von Snellius).
Bei CCD-Chips bzw. CCD-Sensoren werden proportional zur einwirkenden Lichtmenge Elektronen des Halbleiters freigesetzt und in Potentialmulden gefangen. Ein rechtzeitiges Auslesen dieses Zustandes ermöglicht dann die Darstellung des digitalen Bildes, wie man es von digitalen Kameras kennt.
Weblinks (mit Bildern):
http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2009/ (Seite der Nobelstiftung)
http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2009/press.html (Pressemeldung der Nobelstiftung)
http://www.ieeeghn.org/wiki/index.php/Oral-History:Charles_Kao (Seite des Institute of Electrical and Electronic Engineers, kurz IEEE, über Charles Ken Kao mit Interview)