《光纤之父·高锟自传》

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光纤之父·高锟自传- 第15部分


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  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

Chapter07 光明在望(4)
在一个研讨会上,我得与Corning公司的莫勒博士聊了一会。他在Corning领导光纤研究计划,后来我到Corning拜访他,并与几位参与计划的年轻研究员会面。他们都有兴趣与我们合作,但没有透露他们研究的方法。在研讨会闲谈间,莫勒不经意地问我,因不同的原因,如改变折射率或石英玻璃的熔点,在光纤核心中加进不同的物料时,如何解决水分存在的问题。这确是个棘手的问题,因为水分会导致光纤内的光吸收,必须予以解决。这次东拉西扯的闲谈显示,Corning已察觉到水分的问题,而我的回答也向他表明,我也知道水分问题的存在。这算是在顶尖研究中互相套取竞争者情报的一个方法吧。
  在早期的另一个实验中,我们发现氢也会渗入玻璃,导致光吸收。只要能避免氢被困在电缆中的光纤周围,便可以解决问题。这是在另一次闲谈中得悉的。某天公司内一位负责长期测试光纤电缆的同事告诉我,电缆埋在苏格兰一个湖底两年后,透明度虽然有少许减退,但毕竟仍可以察觉出来。几个月后,他特地跑来告诉我,他已解开了疑团。他察觉到,用来保护电缆光纤的铝管中,氢的压力会增加,而氢会渗透进光纤中,与氧产生反应,形成氢氧键,从而导致
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