La Commissione francese per i fari fu istituita il 29 aprile 1811. Nel 1819, Arago, che era diventato membro della Commissione francese per i fari nel 1813, si offrì di fare una revisione sistematica dei possibili miglioramenti nell’illuminazione dei fari. Chiese che Claude Mathieu e Augustin Fresnel fossero assegnati come suoi collaboratori nel progetto. La sua richiesta fu accolta il 21 giugno 1819, e Augustin accettò di servire nel comitato. Augustin produsse il suo primo rapporto sull’ottica e le lampade per i fari il 29 agosto 1819, solo due mesi dopo aver iniziato a lavorare sul progetto.
Iniziò il suo rapporto con un’analisi completa del design dei riflettori allora in uso. Seguì con una proposta per l’uso di lenti di vetro per sostituire i riflettori di metallo, e per l’uso di una singola grande lampada stile Argand con stoppini concentrici per sostituire le lampade multiple a stoppino singolo necessarie con i riflettori.
Il primo uso di lenti nei fari era avvenuto in Inghilterra, alla fine del 1700, e in America nel 1810, ma tutti erano stati fallimenti a causa della perdita di luce dallo spessore del vetro nella lente e a causa della scarsa qualità del vetro stesso. Queste lenti erano anche eccessivamente pesanti a causa dello spessore del vetro.
Per risolvere i problemi di peso e spessore, la proposta di lente di Fresnel si basava sui progetti di Buffon e Condorcet, anche se Fresnel era totalmente all’oscuro delle loro proposte all’epoca. Questi progetti furono proposti nel 1700, ma non furono mai costruiti perché non era tecnicamente possibile molare il singolo pezzo di vetro come richiesto da Buffon o fare gli anelli in un solo pezzo proposti da Condorcet. Dopo che il progetto di Augustin fu completato, fu informato che Buffon e Condorcet avevano precedentemente proposto progetti simili.
Durante il 1822, Augustin lavorò al completamento del suo progetto per una lente lampeggiante utilizzando otto dei suoi pannelli circolari a occhio di bue. Ognuno dei pannelli ad occhio di bue rifrangeva (defletteva) la luce in entrambe le direzioni orizzontale e verticale, formando fasci di luce. La luce di ogni pannello di lenti ad occhio di bue, illuminato con una lampada a quattro stoppini concentrici, è stata determinata per essere uguale a tre e un quarto dei migliori riflettori da 31 pollici allora in uso. Oltre ai pannelli flash ad occhio di bue, aggiunse otto piccoli pannelli di lenti trapezoidali, posti con un angolo di 25 gradi, sopra e dietro i pannelli flash ad occhio di bue. Queste lenti raccoglievano la luce sopra il bruciatore e la dirigevano su otto grandi specchi piatti posti ad angolo per riflettere la luce orizzontalmente sopra i pannelli principali ad occhio di bue. Le lenti trapezoidali e gli specchi superiori erano progettati per raccogliere circa un quarto della luce da sopra il bruciatore della lampada e per aumentare la durata del flash, come visto dal marinaio, di circa il doppio di quella del flash dai soli pannelli delle lenti principali. Aggiunse anche quattro anelli di piccoli specchi sotto i pannelli principali a occhio di bue, per raccogliere la luce sotto il bruciatore e dirigerla orizzontalmente e nelle immediate vicinanze del faro. Il marinaio avrebbe visto un lungo periodo di buio seguito da un brillante lampo di luce e un altro periodo di buio, ecc, mentre la lente ruotava sul suo asse.
Augustin creò diverse altre forme di lenti per fari dopo il suo progetto della prima lente girevole di primo ordine. Prese il disegno di base del suo pannello flash a occhio di bue, lo fece girare intorno al suo asse verticale e creò la prima lente fissa nel 1824. Questo disegno era fatto da 12 pannelli verticali formati in un cerchio. Continuò ad usare specchi, sia sopra che sotto la cintura della lente principale, e piccole lenti poste ad angolo sopra e sotto la lampada per dirigere la luce verso gli specchi superiori e inferiori. I pannelli principali nel disegno fisso raccoglievano la luce dalla lampada e la rifrangevano (piegavano) verticalmente in un fascio orizzontale. Il fascio era aiutato da un’ulteriore luce diretta in direzione orizzontale dagli specchi. La lente fissa dirigeva la luce a forma di disco piatto, in un cerchio completo di 360 gradi. Il marinaio avrebbe visto una luce costante.
Il progetto della lente fissa fu ulteriormente modificato nel 1825, quando Augustin aggiunse una serie di pannelli flash rotanti per creare la prima lente fissa/flash. La lente fissa dirigeva la luce a forma di disco piatto, in un cerchio completo di 360 gradi. I pannelli flash girevoli rifrangevano la luce dal nastro fisso orizzontalmente creando da due a quattro fasci di luce orizzontali. Mentre i pannelli flash ruotavano intorno ai pannelli fissi, il marinaio vedeva una luce fissa seguita da un brillante lampo di luce dal fascio del pannello flash seguito da una luce fissa di nuovo.
La lente che ha iniziato tutto, la lente di Fresnel del primo ordine (1823)
Le lenti di Fresnel erano di varie dimensioni (ordini), dalla più grande, l’iper-radiale, alla più piccola, l’ottavo ordine, come indicato sopra.
