玻璃科学家如何应对光的挑战|玻璃科学|玻璃时代|康宁

我们每天在电子设备上整理的信息似乎不知从哪里冒出来的。就像我们打开水龙头并期望得到水一样，我们假设带宽存在以支持我们的在线通信需求。

但正是全球光纤网络强大的、永远在线的能力——由超过20亿公里的薄玻璃链支撑——确保了我们可以轻松地发布、聊天、下载和交易。

这场革命开始于20世纪60年代中期，当时大多数通信网络都是基于铜线，通过电传输信号。问题是，铜缆网络在速度和容量上都受到严重限制，无法满足当代商业日益增长的通信需求。

从电传输到光传输看起来很有趣，但早期的光纤无法在不损失信号强度的情况下长距离传输光信号，这是一个被称为衰减的问题。

到1965年，英国邮局制定了一个有远见的计划，使其通信基础设施现代化。邮局的领导们转向康宁公司——在特种玻璃创新方面已经是著名的领yobet评论导者——来开发一种低损耗光纤。

为了实现他们的目标，邮局官员并没有寻求任何适度的纤维改善。与当时可用的其他玻璃纤维相比，他们需要将信号衰减降低98%。

康宁成立了一个由多学科博士组成的小团队来承担这项艰巨的任务:物理学家罗伯特·毛雷尔、化学家彼得·舒尔茨和工程师唐·凯克。毛雷尔领导并协调了这项工作。舒尔茨负责玻璃的合成。凯克负责测量光的传输和衰减。

和所有的实验一样，有很多试验，很多挫折，在实验室里熬到深夜。

最大的挑战之一是为纤维找到合适的玻璃外壳或包层。由于光纤的低折射率将光限制在光纤的核心，所以包层需要薄而柔韧，并且比钢更坚固。

该团队有一个想法，如果他们能够捕获高温纤维制造过程中产生的一些烟尘，他们也可以捕获一种必要的添加剂，称为掺杂剂。

科学家们使用了一种不太可能的工具——一台老式的真空吸尘器——将火焰中的烟灰吸到包层管中，并沉积在内壁上。经过强烈的加热，烟灰会融合到纤维的内部，这一过程被称为烧结。

该团队预测，该过程将解决散射和失光的问题。

他们是对的。

1970年，通过在硅玻璃纤维中掺杂钛，发明者取得了突破。他们开发了一种每公里衰减17分贝的光纤，损耗水平甚至低于英国邮局所需的98%的目标。

这项创新立即确立了光通信的实用性。

突破之后的关键里程碑坚定地确立了玻璃光纤作为通信革命的关键推动者的地位:

今天的光纤与早期在实验室中的应用相比，在性能上有了显著的提高。现代光纤有能力在25秒内将美国国会图书馆的全部藏书从佛罗里达传输到伦敦。它的强度是钢的三倍，比铜更耐用，而且又轻又灵活。

凭借其无与伦比的速度和容量，光纤肯定会继续成为网络的核心，顺利连接世界各地不断增长的数据流量。