世界上第一根光纤，是谁造出来的？

　

1966年，在英国标准电信实验有限公司工作的美籍华人科学家高锟和他的同事G.A.Hockham发表了一篇题为《光频介质纤维表面波导》的论文。

论文标题

在论文中，他们明确提出，只要解决了玻璃纤维的纯度问题，就可以降低光信号在玻璃纤维中的衰减。

当衰减率下降到20 db/km时，这种玻璃纤维可以用于实际通信。

高锟正在做一个实验

这篇论文后来被认为是光纤通信理论的奠基性工作它打开了光纤时代的大门，改变了人类通信技术的走向

现在我们都知道这篇论文意义重大但实际上，在论文发表之初，并没有得到业界的认可

当时，没有人相信高锟的结论所有人都认为高锟设想的没有杂质的玻璃是不存在的

为了证明他的理论，高锟参观了世界各地的玻璃工厂，并试图寻求合作。

可是，这些工厂都拒绝了高锟他们不打算进行深入的研究，因为这样的研究毫无意义，而且成本高昂

1966年底，情况有所好转。

工程师威廉·谢弗参观了英国伦敦的邮局研究实验室他看到实验室介绍的光纤通信项目，产生了浓厚的兴趣

威廉·谢弗的公司不是一家普通的公司，而是美国历史最悠久的玻璃制造商康宁公司。

康宁公司成立于1851年。

据说爱迪生发明了电灯的玻璃灯泡，而且是他们制造的。

回到美国后，威廉·谢弗向公司高层汇报了自己的经历，并强烈建议公司进行光纤研究。

威廉·谢弗的建议受到了康宁公司高层的重视很快，他们低调地开始了高纯度玻璃纤维的研发

康宁公司的R&D董事比尔·阿姆斯特德负责这项工作。

比尔·阿姆斯特德

他请来公司的物理学家罗伯特·毛雷尔，让他和两名新的年轻研究人员和实验物理学家唐纳德·凯克配对，组成一个三人研究小组。

左起:唐纳德·凯克，罗伯特·毛雷尔，彼得·舒尔茨

该组织的领导人罗伯特·毛雷尔是一个传奇人物。

罗伯特·毛雷尔

他出生于1924年，年轻时参加过二战，获得过紫心勋章战后，他回到大学学习，在麻省理工学院获得博士学位，就职于康宁公司

值得一提的是，1956年12月，他在《化学物理杂志》上发表了玻璃是冻结的液体的理论论文，该论文曾被高锟的经典论文引用，被视为两人最早的交集。

3人小组正式开始研究后，发现自己面临着巨大的挑战。

当时，最高纯度玻璃纤维的衰减率约为1000 dB/km如果要把这个值降低到20 dB/km，那就不是50倍的关系，而是10的惊人的98次方系数关系

注:dB=10*lg，表示两个数的比值当它是B的两倍时，就是3dB当它是B的一万倍时，就是40dB当它是B的100万倍时，就是60dB

对于他们来说，有两种可行的启动方案:一是大量使用高纯度光学玻璃第二，融化应时，因为应时可以达到高纯度

第一种是比较成熟的方案，也是当时大多数同行选择的方案可是，罗伯特·莫伊雷尔采取了一种独特的方法，选择了第二种选择

他事后回忆说:如果你做的和别人做的不一样，你就有两个优势首先，你可能在他们失败的地方成功第二，如果你失败了，你会收集到他们没有的信息

二氧化硅是一种高纯度的材料但其熔化温度极高，需要1650℃普通烤箱根本达不到这个温度

经过一番调查，罗伯特·毛雷尔向化学博士弗兰克·马孜寻求帮助。

弗兰克·马孜曾经为康宁早期的半导体项目建造了一个烤箱，可以达到2000℃的高温

在弗兰克·马孜的帮助下，1967年，罗伯特·毛雷尔的团队拉出了第一根基于掺钛二氧化硅的实验单模光纤经过测试，这种光纤的衰减还是很高的，但是相比之前已经有了很大的提升这坚定了课题组的信心

后来，经过反复尝试，研究团队逐渐掌握了光纤预制棒的拉丝技巧，以及烟灰沉积处理等关键技术他们制造的光纤的衰减指数不断提高，并逐渐接近理论值

这个3人小组的研究进展被康宁公司严格保密直到1970年5月11日，康宁公司基于其成果申请了两项专利

第一项专利是Robert Maurer和Peter Schultz的熔融应时光波导，用于纯应时包层和掺杂应时芯的光纤。

第二项专利，唐纳德·凯克和彼得·舒尔茨的生产光波导纤维的方法，涵盖了后来广为人知的内部气相沉积工艺。

日前，研究小组从6个不同成分的掺钛预制棒中拉出6根光纤。

日前，他们测试了这些光纤在测试一根29米长的光纤时，他们得到了惊人的衰减值——17分贝/公里这是历史上第一次达到20 dB/km的论文目标

唐纳德·凯克兴奋地在笔记本上记下了这个数字，并写下了Whoopee！的话。

9米光纤长度较短，可能会影响测试结果的准确性更严谨一点，8月21日，他们又拔了一根210m的光纤，进行测试

当唐纳德·凯克的氦氖激光进入光纤核心时，他惊讶地看到了非常明亮的红色闪光他意识到这是光纤远端的菲涅耳反射这时，他记录下了光纤衰减率的测试结果——16.9 db/km

最后，他们可以放松了世界上第一根理论低损耗实验光纤正式诞生

研究团队及其光纤成品

1970年9月底，罗伯特·毛雷尔飞往伦敦，在英国电气工程师学会主办的导波干线通信会议上公布了他的团队的研究成果，引起了全行业的轰动。

后来英国邮政局实验室和标准电信实验室专门测试了他们的光纤，验证了他们的成果。

康宁的光纤研发成功后，并没有立即投放市场进行商用因为他们的光纤用的是掺钛芯，所以还是有一些技术上的缺陷

两年后，1972年6月，康宁公司将掺钛纤芯替换为掺锗纤芯，并通过外部气相沉积制造出损耗低至4 dB/km的多模光纤。

这种光纤不仅衰减更低，而且实用性更强，制作工艺更简单。

彼得·舒尔茨正在用OVD法制作掺锗光纤预制棒

后来由于经济衰退，康宁在发展中遇到了一些问题，影响了其光纤技术的商业推广。

为了筹集资金，在康宁董事长兼首席执行官埃默里·霍顿的支持下，康宁光纤业务负责人查克·露西与多家通信公司进行了谈判，并签署了共同开发协议，以分摊开发成本。

这些协议加速了光纤技术的商业应用1976年，美国阿坦普，t公司在亚特兰大安装了世界上第一个实验性光纤通信系统，长度约为1.25英里

1980年，普莱西德湖冬奥会首次使用光缆传输电视信号，并取得巨大成功。

后面的故事应该大家都不陌生。

从20世纪80年代到90年代，光纤技术迅速崛起，成为有线通信中重要的传输介质21世纪，光纤已经完全取代金属电缆，成为整个通信网络的骨干基础单根光纤可以传输的数据量已经超过TB/s级别

如今，全球每年对光缆的需求超过5亿芯公里这些光纤传输着海量的数据，支撑着整个社会的发展，为人类文明的进步做出了巨大的贡献