康宁发明低损耗光纤|光通信|康宁

康宁发现低损耗光纤

康宁发现低损耗光纤

1970年的世界在数据和通信爆炸的边缘摇摇欲坠。

新发明开始产生长距离传输数据的需求。1969年秋天,美国国防部启动了阿帕网,这是连接五角大楼和大学实验室的互联网先驱。像Digital Equipment这样的公司正在制造第一台冰箱大小的微型计算机,比房间大小的大型机更小、更便宜,这意味着更多的公司可以使用数据来运营他们的业务。第一批atm机仍然非常原始,纸质收据有轻微的放射性,无法读取,需要连接起来才能发送消费者银行信息。又过了一年,一位名叫雷·汤姆林森(Ray Tomlinson)的计算机程序员发出了世界上第一封电子邮件,他开始使用@符号将姓名与用户地址分开。

当铜质电话线只能承载有限的通话量时,全球企业需要彼此交流。声音质量很低,因为线路不能携带足够的信息来完全重现一个人的声音。需求远远超过供应,以至于国际长途每分钟可能要花费4美元(相当于2020年的每分钟27美元)或更多。

人们越来越需要以低成本远距离传输大量数据和对话。由于英国标准电信实验室(Standard Telecommunication Laboratories)的物理学家高锟(Charles Kao)的研究,当时的研究人员有了一个可行的理论。

“光纤”一词在20世纪60年代被创造出来。但最初这个术语是用于阴极射线管(用于看电视)、计算机电路和医疗设备中的光增强器。该技术仅在光需要传播较短距离时才有效。大约20米(约65英尺)后,信号几乎完全消失。

花王是第一个看到以光纤为媒介的光连接世界的人。在1966年发表的一篇开创性论文中,高锟写道,从理论上讲,光纤可能远远优于铜缆或无线电信号。问题在于玻璃中的杂质,这导致了科学家称之为“衰减”的信号损失。挑战在于找到一种“低损耗光纤”——一种可以长距离传输光而不会有明显光损耗的玻璃。Kao假设,通过净化玻璃,细束光纤将能够在最小的信号损失下远距离传输大量数据。

但当时还没有人知道如何制造这种纯化纤维。同时负责英国电话系统的英国邮局(British Post Office)向康宁寻求帮助,以寻找新型的大容量数据线。康宁指派一位物理学家罗伯特·毛雷尔(Robert Maurer)领导一个团队,其中包括两位新加入公司的年轻研究人员:实验物理学家唐纳德·凯克(Donald Keck)和玻璃化学家彼得·舒尔茨(Peter Schultz)。

然而,创新之路总是令人沮丧,处处可见失误和失败的实验。这导致了无数的玻璃组合,以及不同设计尺寸和生产方法的实验,以创造和净化他们正在实验的组合物。该团队面临的挑战之一是将两个玻璃结合成一根纤维。在每一次测试中,工人们都需要从放置在熔炉里的玻璃块中拉出纤维,然后把它们套在一起,形成一根纤维。

俯身看显微镜时,他被一个明亮的光点惊呆了。后来,凯克将其描述为“我认为我见过的最光荣的事情”。

1970年8月一个周五的下午,凯克将最新的样品插入团队的设备中进行测试。凯克渴望开始他的周末,但他想在回家之前衡量一下最近的尝试。俯身看显微镜时,他被一个明亮的光点惊呆了。后来,凯克将其描述为“我认为我见过的最光荣的事情”。光损失用分贝来衡量。高锟曾表示,为了让他的想法奏效,玻璃的载光能力需要表现出低于20分贝的光损失。通过这种新型光纤的脉冲光的测量值在16到17分贝之间。凯克说,他仿佛“在实验室里感受到了爱迪生的精神”。那天,凯克在他的笔记本上写下了“呜呜!”

发明者在其专利申请中描述的“光波导光纤”是一种能够比铜线多携带65000倍信息的光纤。又过了四年,1970年夏天的“呜呜”时刻才因美国专利# 3711262而永垂不朽。

康宁又过了九年才开始大规模生产光纤。又过了几年,公司才开始用它在海底铺设光缆,连接大陆,为人们提供了一种更低成本的通信方式。

但1970年8月的那个下午标志着一场电信革命的开始,这场革命最终将帮助重塑世界。

光纤的历史

康宁发明低损耗光纤

物理学家Charles Kao在1966年描述了光纤如何传输信息。但康宁的三位科学家尝试了无数种玻璃的组合,才最终发现了一种可行的低损耗光纤。

了解更多

光纤成为现实→

到1978年,光纤走出了实验室,在世界各地找到了它的第一个商业用途。

了解更多

语音通话的新时代

20世纪80年代初,语音电话开始了一场革命。其中的关键是光纤的出现,它使公司能够建立新的高带宽线路,以更低的成本承载更多的电话。

了解更多

网络数据爆炸→

20世纪90年代中期为互联网时代的到来奠定了基础。高带宽光纤网络可以跨越大陆和海洋传输网页、电子邮件和数据。到90年代末,互联网将成为人们生活中不可或缺的一部分。

了解更多

手机改变了生活和工作

2000年代末,智能手机和云计算将计算从一个地方解放出来。现在每个人都可以从任何地方连接到互联网。这反过来又产生了巨大的新数据流量,通过光纤网络从一个地方传输到另一个地方。

了解更多

云计算和软件即服务

随着企业转向云计算,消费者也开始转向云计算,他们不仅使用社交媒体平台进行连接,还使用社交媒体平台存储照片和文件。康宁的创新开启了物联网、人工智能和虚拟现实的新世界。

了解更多

COVID-19危机和连接的新时代→

随着新冠肺炎疫情导致整个国家关闭,工作和生活转移到网上,带宽需求前所未有的激增使得光纤比以往任何时候都更加必要。

了解更多

康宁庆祝纤维50周年

在过去的50年里,光纤改变了我们连接的方式,我们迫不及待地想看看下一个50年将会发生什么。观看这个视频,了解更多关于这个革命性的创新。

立即观看
分享