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な保∧せ崞陶旁谝豢榈棺猆字形薄片之间，框架中央有一个长方形切口。这个设计令光线可在倒U形的一条支架射进薄膜，绕过弯度，再从另一条支架透出。这样，光的射进和透出都是在同一边，只是在不同的支架而已。我们在长方形切口的两边放置一块三棱镜，用以射进和透出光线，三棱镜的底部要紧贴薄膜。
当薄膜有相当厚度时，不难看到光线从射出一边的三棱镜透射出来时，呈现多条光束形态。当薄膜的厚度减至一定程度时，只有一条光束射出。三棱镜摆放的位置，要确保光线能绕过弯角，但又不会与从射进一边的三棱镜透射进来的光线混合。
一天早上，我们用愈来愈薄的膜片进行试验。这些薄膜都透明无色，我们只能用每次将溶液稀释两倍的方法控制薄膜的厚度。但在进行试验的黑房中，出现了令我们大感惊讶的现象。光线并没有绕过弯角，而是照亮了黑房的墙壁。我们发现，光线是在转弯的时候泄漏出来的。随着弯角的弧度减少，光线辐射的角度也降低，直至弧度消失为止。我们不知道薄膜波导的厚度，弯角位置光线的辐射，除了形成一幕幕奇景外，实际上是光功率在弯角处辐射散失的警号。如果转用电缆式的波导结构，电缆就一定不能有太急太尖的弯角。我们梦寐以求的，是能保存接近百分百功率的波导结构。
我建议就光纤电缆中介电材料的衰减机制进行详细的研究，并推动激光部门的同事研制可发出波长接近红外线范围，而又吻合单束光缆直径的半导体激光。这时卡博维克博士决定移民澳洲，加入新南威尔斯大学，我成为研究计划的主持，研究队伍也增加了人手。我们设立了一个小组，研究量度低衰减透明物料的实质衰减程度。刚毕业的工程师佐治加入我们的小组，研究介电波导的特性。他对波导理论很有兴趣，我派他专注研究光纤波导的耐受性要求。我们尤其要确定光纤电缆的体积极限和接合点光功率衰减的程度。我们按部就班，求证玻璃纤维若要成为机械性能和表现上适合作为波导物料的物理和波导要求。 。。
Chapter06 探索光纤（7）
此后两年，我们努力向目标进发。在材料物理和化学中，在解决新发现的电磁波问题中，我们都欠缺经验，但仍取得可喜的进展。我们翻查文献、访问专家，以及向各家玻璃和聚合体公司搜集材料样本。我们也研究有关的理论，并为进行一连串实验订定了测量的技术。在我们设计开发出来的各种设备中，有一种是用来测量材料极轻微的光谱衰减，另一种则用于分阶模拟实验，以测量因机械缺陷而导致的纤维损耗。我们又利用以微波频率运作的特别表面波结构，确定具有不同缺陷的波导的辐射衰减。佐治后来根据这方面的工作，获得了博士学位。我的妻子美芸在电脑实验室出任科学程式员，是她编订的程式软件，帮助我们解决选定介电质波导类型的问题，以及为佐治确定辐射的特性。在现今仍有一定知名度的那篇发表于1966年的学术论文中，我忘了向她不可或缺的贡献致谢，实在不该。
透明物料的光衰减是三种衰减作用的综合结果。物料本身的吸收性衰减，限制了透明区域的波长；杂质衰减是因为物料不纯净所引致，而散失性衰减则是物料结构不统一的结果。因为日常的玻璃用品，如玻璃窗、饰物和厨具等，透明度已足够，在我们展开光纤用途研究之前，没有人研究过玻璃的透明度问题及其限制。我向多位专家请教过，得出以下结论：
1。 将所有不纯元素，特别是铁、铜、锰等过渡元素，消减至1比100万至1比10亿的水平，以降低杂质衰减的损耗。但没有人做过任何实验，证实不纯净水平下降是否会令衰减程度相应减少。
2。 高温玻璃在高速冷却下，相对于聚合体之类的低温玻璃，应有较少的微组织，其非均质电子的分布也较平均。低温玻璃的散失性衰减也较高。
我们面对两个难题的挑战。其一是低衰减物料的测量技术，这些物料只能有20厘米左右的长度。如果将物料制成纤维，确保其表面平滑无瑕十分困难。其次是终端表面反射衰减。打磨过程可以改变光滑物料的反射衰减。但在进行测量时我们面对的困难，是要量度两个样本之间少于的衰减程度差异，而整段20厘米长样本的总衰减只是。进行这样的测量可以说近乎毫无意义。我们最后造出两个光线测量仪，如果反射衰减每次均可重复的话，就可以提供合理的量度数据。
我们很幸运，找到一些用负离子沉淀法制成的石英玻璃样本。因为在制造过程中使用高温，带杂质的离子都给蒸发，形成纯净的石英玻璃。利用这些样本进行测量，可以证明消除杂质可以降低吸收性衰减的理论。但我们注意到，因为湿化学品测试中杂质水平太高，难以进行高温玻璃的纯净度分析。
与此同时，微波模拟实验也已经完成。根据其波模、其端对端错配及纤维直径波动的尺寸偏差极限，全面确定了介电波导管的特性。所有理论和模拟实验所得的结果，都显示有关的理论基础是可行的，而实验结果也提供了实证的根据。我们写成题为《介电波导管的光波传送》，提交英国电机工程师学会学报。经过例行的评审程序，论文在1966年7月出版的学报上发表，这也被定为光纤通讯的诞生日子。
论文评审原来是邮政研究中心的总监。他很有兴趣跟进我们的工作，并提议立即在研究中心设立发展光纤的重点研究计划，以及与标准实验所签订合约，以推动光纤的发展。最近我惊喜地接到他的来信，告知他写了一部有关电讯业发展的著作，嘱我给他的书做一点宣传推广。离我发表那篇论文已有三十五年，我很高兴他还记得我和肯定我们的工作。现在光纤网络已遍布全球，光纤网络的应用，对世界文明有重大影响，而且还有远大的发展潜力。我认为这种资讯革命将缔造一个新的纪元，我们的生活也将因此而改变。这不是因为通讯容易了，或因为我们可以获得更多资讯和知识，而是因为我们一定要摒除旧有的思想，现代文明也将大为改观。一如多个世纪前印刷术的普及开拓了人类的视野，翻开历史新的一页，新的资讯革命也将推动我们在生命的探索上向前迈进。
如今，在圣诞期间，以至于任何时候打电话都已不成问题，只消提起话筒拨个号，数秒间便可接通全球，只要你的银行户口负担得起，谈多久也可以，但事实上每分钟只费几毛钱，任何人都可以畅所欲言。加上流动电话无处不在，即使是偏远的角落也如在近邻。
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Chapter07 光明在望（1）
我召集了光纤通讯小组的同事，作出一个简短的宣布：
“我们的论文已在《英国电子工程师学会学报》发表，也收到英国邮电局的来信，邀请我们进一步研究光纤的通讯用途，还说可以在他们的桃丽斯山实验室进行研究工作。”
我召集了光纤通讯小组的同事，作出一个简短的宣布：
“我们的论文已在《英国电子工程师学会学报》发表，也收到英国邮电局的来信，邀请我们进一步研究光纤的通讯用途，还说可以在他们的桃丽斯山实验室进行研究工作。”
为此大家都感到极度兴奋。过去三年来，我们证明了光纤通讯不再是个神话，通过各种实验数据，可以证实我们的理论并非空谈。即使有时我们的实验只是用蜡和线做工具，但仍能给我们的假设提供有力的证据。我们的假设是，降低石英玻璃中的杂质，可提高玻璃的透明度，在最高的透明度下，如果海洋是用这些玻璃组成，无论海有多深，我们都可以一望到底。我们也证明光纤可以借单模传送光波，从而像无线电波一样，发送开/关讯息。不同的是，光波在同一时间载送的开/关数量，比无线电波多上数百万倍。
我们虽然深受各种精神和实质上的支持鼓舞，但在同类的研究上，我们的同道似乎不多。我们的论文题目《介电波导管的光波传送》，其实有点讳莫如深，并没有在通讯业界中引起太大的回响。我想我们准是要将论文的要点直接提交给有兴趣于这种革命性通讯方法的公司，才有可能说服他们加入我们的行列。我们要发动最多的人，才能令计划成功。我还要向这些公司强调的一点就是，光纤是用世界上用之不竭的材料造成的，那就是——沙粒。用沙做材料既环保，成本又低。我要大力推销光纤的特性，尤其是其轻盈和高度耐受力，以及不会泄漏光源。我深信必须集合众人的努力，光纤传讯才会取得成功。为此我希望能尽快聚集一群同道中人，并准备在1966年12月底启程到亚洲和美国去。
自1953年离开香港后，这还是我第一次回到亚洲。除了顺道与久别的双亲和亲友团聚外，我还打算前往日本和台湾地区，向亚洲推介光纤通讯技术的重要意义。
在日本，我先拜访仙台的东北大学，再前赴日本电信电话公司（NTT）的中央研究实验所、日本板硝子公司（Nippon Sheet Glass Co。）以及日本电气公司（NEC）。日本给我的第一印象是整洁和准时，铁路系统尤其令人难忘。
列车驶过井然有序的田野和散落的村屋，天清日朗，像欢迎我这个海外来客。准时抵达仙台车站时，接车的人已在车厢外等候，看来他们早查清楚我的座号。来人自称是善一教授的助理，笑容可掬，彬彬有礼。事实上，在整个日本行程中，日本人办事的有条不紊和紧守时间观念，给我留下深刻印象，因为我也是个守时的人，对日本社会增添了几分亲切感。
东北大学是著名的国立大学，以八木天线闻名的八木教授就在这里任教。善一教授是位和蔼可亲的长者，对我关怀备至，在我需要他的时候他准会在我身旁，但当我忙于和其他人应酬时，他又会隐蔽在不知哪一个角落，给我最大的空间。
我获引介认识西泽润一教授，他是日本最富研究创意的学者之一，以发明多种非传统半导体器材为人熟知。他的学生看来对他敬畏有加，其中一位和我有过详细的光纤技术讨论，他正在发展斜射率光纤理论。在抛物线形的斜射下，不论光线是同轴射出还是以某一角度从同轴的方向射出，光线在光纤中会以同速前进。在发出开/关脉冲时，若脉冲用笔直的纤芯传送，会有一定程度的扭曲，但如果纤芯呈抛物线状，脉冲便不会有任何变化。这意念是受共聚焦镜原理及其后的气体镜原理启发，两个原理都是在发展光纤传讯初期提出的。有关的实验从理论研究角度进行，但对以首条可应用的斜射率纤芯光纤的制成可谓功不可没。
Chapter07 光明在望（2）
单模光纤是我最初提出的供通讯用途光纤规格，但光纤制造商认为，直径小至3至4微米的纤芯在接驳时确保不会漏失光源有一定的困难，甚至没有可能，因此第一代光纤的斜射率光纤的纤芯一般都以50微米为标准定制。
在NTT，我首次发表有关光纤通讯的演说，演讲室内坐满了研究人员。他们很专心的做笔记，但在演讲完毕后却没有人发问。日本技术人员一般都有良好的读和听英语能力，却怯于用英语发言，尤其是在会议上用英语发问或回答问题。但这情况是我在日本进行过几场演说后才醒觉的。所以在头一场演讲过后无人发言，令我颇有点难受。幸而会后与个别与会者闲谈，发觉他们都认为我的演讲很实用和资料丰富，对日本的业界也大有帮助。事实证明，在其后的行程中我都颇受欢迎，和光纤通讯业者建立了良好的联系，有些更成为长久的朋友。多年后我获得日本奖（Japan Prize）也许正肇端于这次旅程。
NTT是日本通讯业的翘楚，当年是通讯服务的专利供应商，旗下的中央研究实验所是日本首屈一指的科技研究中心，由四幢多层建筑物组成，各有本身的研究重点。他们的研究成果，对日本电讯业的发展方向有很大的贡献，其成功开发的产品，令住友电工、NEC等不少公司也大为受惠。
我也访问了NEC，因为NEC是ITT部分拥有的附属公司，而ITT又是我在英国任职的标准电讯实验所的母公司。我在NEC会见了Uenohara博士，他是研究计划的主管，和我年纪相若，英语说得极流利，这在日本是罕见的。此后二十多年，他和我在各自的机构内逐步攀升，彼此时有往还。
NEC在见多识广和充满活力的小林博士领导下，由战后的困境中突围而出，发展为日本的电子业巨擘。在日本电子产业协会主席任内，小林博士创立了一个国际性的奖项，名为C&C（munications and puters）奖，颁发给对通讯及电脑业卓有贡献者。他的个人成就，足与新力机构的盛田昭夫比美。小林博士向他的同事昭示了追求卓越的重要。在NEC，我清楚认识到，上下齐心的团体合作精神正是他们取得成功的关键。
日本板硝子公司是我往访的第二家公司，其创新精神令我敬佩。他们本来制造窗户用的玻璃，后来投入生产斜射率光纤和Selfoc镜片，后者一般用于影印机和传真机。这种勇于超越传统产品、掌握机会的敏锐反应，实在难能可贵。他们利用离子交换法，制成一种折射率由中央向外递减的玻璃杆。这种玻璃杆，可以纳入以斜射率为纤芯的光纤中。他们又发现，如果将多条玻璃杆切割成两端平行及同一长度，并排列成平面镜片，可用于影印机和传真机进行影像扫描。这种扫描器材，日后为公司带来大量生意。往后三十多年，我一直与他们保持友谊。接待我的一位工程师，后来成为公司的董事之一，现在已退休。他与友人合著了一部书，详述板硝子公司在光纤发展中的角色。他们成功开发斜射率光纤，促成了这种光纤在初期光纤通讯的应用，虽然后来光纤改用改良化学气相沉积技术制造，与板硝子公司所用的技术已大不相同。
我的首次日本之旅日后证明十分重要。光纤研究日渐蓬勃，不少发明更富有创意。我也尽了一分力，宣扬光纤对通讯发展所起的关键作用。“和食”自然也令我回味无穷，尤其是牛肉火锅和天妇罗，每一想起都令人食指大动。主人家怕我不习惯，在菜单中竟然没有列进生鱼。几个月后在另一次旅程中，有人大力说服我一尝生鱼的滋味，我一试便着了迷。回家后，美芸说我满身鱼腥似的异味，拒绝让我靠近，直至我的消化系统把鱼的残余气味完全消化掉。不过，如今她也和我一样爱吃寿司和生鱼。。 最好的txt下载网
Chapter07 光明在望（3）
至于欧洲，早在发表那篇历史性的论文前，我已经走遍了大部分国家。我探访了各大玻璃制造公司，与他们商讨玻璃的特性，看看他们是否可和我们合作提高玻璃的透明度。我们也曾研究过使用塑胶材料的可能性。在大学里我学的是电机工程，课程里几乎没有触及材料科学，为此我不得不重拾少年时对化学的兴趣。我对有机和非有机材料的知识也大为拓展，尤其是对玻璃状态材料的特性取得更深入的了解。我记得，当我用本生灯燃烧小量食盐（NaCl，氯化钠）时，本来无色的本生灯火焰会变成深黄色。因此，对于因为含有铁或铜，令玻璃会吸纳某种颜色光线的现象，我也许比别的工程师更易于了解。老师在课堂上教的知识，并不是时时有用的。
英国锡菲特大学以玻璃科学研究闻名，我向他们求助时，他们慷慨地给提供大量资料和指示我深入研究玻璃特性的方向。他们令我认识到，玻璃科学不像晶体科学那样易于分析。我们可设想玻璃状态是一种十分坚硬的流质，它慢慢软化，像液体一样漂浮，无须内部张力也可伸展。我认识到如何加上几个百分比的氧化金属如铜、锰、铁或钴，便可制成有色玻璃。我也认识到，玻璃迅速冷却时，因结构波动较小，其均质性会较高。他们特别指出，铁、铜等杂质对光线吸收的影响仍未有明确的测定，只知道若减少诸如铁这类杂质的集中性，光线的吸收就会与杂质的集中程度成正比。但没有证据显示杂质集中程度极低时，光线的吸收也会相应减少。他们认为，将杂质减至1比100万，甚至1比10亿，就有理由假设光线吸收会按比例递减。但他们总是觉得这机会很小。
我反而认为吸收性衰减与杂质的集中度成为正比，在低杂质度下，导致衰减的反应也应降低。我举出三个理由：
1。 在科学上没有实质理由认为10亿比1的纯净度不可达致。反之，实验证明这种纯净度不难达致；
2。 有强有力的证据证明纯玻璃的散失性衰减微不足道；
3。 光纤的物理规格是可以实现的。
可是，玻璃公司一般都不大有兴趣制造透明度极高的玻璃。他们造的是装饰性的艺术玻璃，或者窗玻璃。带铅玻璃密度高 （高折射率），多用于玻璃瓶一类的艺术性摆设，窗玻璃则多用上碱石灰和石英。Pilkington Glass pany 发明的浮法玻璃制法，可造出厚度不同的大面积玻璃片。我向许多玻璃公司打探过他们对制造光学纤维的兴趣，这些公司包括Pilkington、Saint…Gobain、Schott、Heraeus、American Optical，以及Corning，可惜他们都表示兴趣不大，只把特色玻璃当做一种或者有一定市场的产品。
我们对玻璃进行深入的研究，其实是投进玻璃科学一个未知和从未开发的领域，对玻璃内的杂质，并无量化的分析。我们只能量度玻璃在有限几种色谱光线下的透明度。幸而我的一位物料部上司从专门制造石英产品的Amersil公司取回一个电熔石英样本，这个样本是用一种名为负离子化学气相沉积法的程序制成的。负离子产生的高温显然足以将所有元素，包括不纯净的离子气化。在汽化温度极高的石英与氧离子产生反应时，首先会凝固成玻璃石英，而不纯净的氧化物则仍在气体状态。这么一来，就会产生杂质极少的纯净石英。利用这个样本，我们可以证明其中没有铁、铜或其他元素周期表中所谓过渡元素的物质残余，只有少量的水分。通过样本，我们可以取得一系列光谱的透明度，并没有发觉杂质导致的光吸收。 电子书 分享网站
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