玻璃科学家如何驾驭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毫无来由。就像我们打开水龙头，期望得到水一样，我们假设带宽已经足够支持我们的在线通信需求。

但是，正是全球光纤网络强大的、永远在线的能力——由超过20亿公里的细玻璃线构成——确保了我们可以轻松发布、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的，铜线通过电力传输信号。问题是，铜网在速度和容量上都受到严重限制，以满足当代商业日益增长的通信需求。

从电传输转变为光传输看起来很有趣，但早期的光纤无法在不降低信号强度的情况下长距离传输光信号，这一问题被称为衰减。

到1965年，英国邮局制定了一项有远见的计划，使其通信基础设施现代化。邮局的领导转向康宁公司——在特种玻璃创新方面已经是著名的领导者——去开发一种低损耗光纤。

为了达到他们的目标，邮局的官员并没有寻求任何适度的纤维改进。他们需要将当时可用的其他玻璃纤维的信号衰减降低到闻所未闻的98%。

康宁成立了一个多学科博士组成的小型团队来完成这项艰巨的任务:物理学家罗伯特·莫勒、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。舒尔茨负责玻璃的制作。凯克负责测量光的透射和衰减。

和所有的实验一样，有许多试验，许多挫折，许多在实验室里熬到深夜。

最大的挑战之一是为光纤找到合适的玻璃封装或包层。由于它的低折射率将光限制在光纤的核心，包层必须要薄、柔韧，而且要比钢强一英寸一英寸。

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煤烟，他们也可以获得一种必要的添加剂，称为掺杂剂。

科学家们使用一种不太可能的工具——一个旧的真空吸尘器——将火焰中的烟尘吸到包层管中，并沉积在内壁上。在强烈加热后，煤烟会融合到纤维内部，这一过程称为烧结。

研究小组预测，这一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入钛，发明者取得了突破性进展。他们开发了一种每公里衰减17分贝的光纤——衰减水平甚至低于英国邮局要求的98%的目标。

这项创新立即证明了光通信是可行的。

而紧随这一突破而来的关键里程碑则牢牢地确立了玻璃光纤作为通信革命的关键推动者的地位:

今天的光纤在性能上已经有了显著的改善，从早期的实验室。现在的光纤能够在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。它的强度是钢铁的三倍，比铜更耐用，而且轻巧灵活。

由于其无与伦比的速度和容量，光纤肯定仍将是网络的核心，这些网络正在平稳地连接世界各地不断增长的数据流量。