世界上第一根光纖，是誰造出來的？

1966年，在英國標準電信實驗有限公司工作的美籍華人科學家高錕和他的同事G.A.Hockham發表了一篇題為《光頻介質纖維表面波導》的論文。

論文標題

在論文中，他們明確提出，只要解決了玻璃纖維的純度問題，就可以降低光信號在玻璃纖維中的衰減。

當衰減率下降到20 db/km時，這種玻璃纖維可以用于實際通信。

高錕正在做一個實驗

這篇論文后來被認為是光纖通信理論的奠基性工作它打開了光纖時代的大門，改變了人類通信技術的走向

現在我們都知道這篇論文意義重大但實際上，在論文發表之初，并沒有得到業界的認可

當時，沒有人相信高錕的結論所有人都認為高錕設想的沒有雜質的玻璃是不存在的

為了證明他的理論，高錕參觀了世界各地的玻璃工廠，并試圖尋求合作。

可是，這些工廠都拒絕了高錕他們不打算進行深入的研究，因為這樣的研究毫無意義，而且成本高昂

1966年底，情況有所好轉。

工程師威廉·謝弗參觀了英國倫敦的郵局研究實驗室他看到實驗室介紹的光纖通信項目，產生了濃厚的興趣

威廉·謝弗的公司不是一家普通的公司，而是美國歷史最悠久的玻璃制造商康寧公司。

康寧公司成立于1851年。

據說愛迪生發明了電燈的玻璃燈泡，而且是他們制造的。

回到美國后，威廉·謝弗向公司高層匯報了自己的經歷，并強烈建議公司進行光纖研究。

威廉·謝弗的建議受到了康寧公司高層的重視很快，他們低調地開始了高純度玻璃纖維的研發

康寧公司的R&D董事比爾·阿姆斯特德負責這項工作。

比爾·阿姆斯特德

他請來公司的物理學家羅伯特·毛雷爾，讓他和兩名新的年輕研究人員和實驗物理學家唐納德·凱克配對，組成一個三人研究小組。

左起:唐納德·凱克，羅伯特·毛雷爾，彼得·舒爾茨

該組織的領導人羅伯特·毛雷爾是一個傳奇人物。

羅伯特·毛雷爾

他出生于1924年，年輕時參加過二戰，獲得過紫心勛章戰后，他回到大學學習，在麻省理工學院獲得博士學位，就職于康寧公司

值得一提的是，1956年12月，他在《化學物理雜志》上發表了玻璃是凍結的液體的理論論文，該論文曾被高錕的經典論文引用，被視為兩人最早的交集。

3人小組正式開始研究后，發現自己面臨著巨大的挑戰。

當時，最高純度玻璃纖維的衰減率約為1000 dB/km如果要把這個值降低到20 dB/km，那就不是50倍的關系，而是10的驚人的98次方系數關系

注:dB=10*lg，表示兩個數的比值當它是B的兩倍時，就是3dB當它是B的一萬倍時，就是40dB當它是B的100萬倍時，就是60dB

對于他們來說，有兩種可行的啟動方案:一是大量使用高純度光學玻璃第二，融化應時，因為應時可以達到高純度

第一種是比較成熟的方案，也是當時大多數同行選擇的方案可是，羅伯特·莫伊雷爾采取了一種獨特的方法，選擇了第二種選擇

他事后回憶說:如果你做的和別人做的不一樣，你就有兩個優勢首先，你可能在他們失敗的地方成功第二，如果你失敗了，你會收集到他們沒有的信息

二氧化硅是一種高純度的材料但其熔化溫度極高，需要1650℃普通烤箱根本達不到這個溫度

經過一番調查，羅伯特·毛雷爾向化學博士弗蘭克·馬孜尋求幫助。

弗蘭克·馬孜曾經為康寧早期的半導體項目建造了一個烤箱，可以達到2000℃的高溫

在弗蘭克·馬孜的幫助下，1967年，羅伯特·毛雷爾的團隊拉出了第一根基于摻鈦二氧化硅的實驗單模光纖經過測試，這種光纖的衰減還是很高的，但是相比之前已經有了很大的提升這堅定了課題組的信心

后來，經過反復嘗試，研究團隊逐漸掌握了光纖預制棒的拉絲技巧，以及煙灰沉積處理等關鍵技術他們制造的光纖的衰減指數不斷提高，并逐漸接近理論值

這個3人小組的研究進展被康寧公司嚴格保密直到1970年5月11日，康寧公司基于其成果申請了兩項專利

第一項專利是Robert Maurer和Peter Schultz的熔融應時光波導，用于純應時包層和摻雜應時芯的光纖。

第二項專利，唐納德·凱克和彼得·舒爾茨的生產光波導纖維的方法，涵蓋了后來廣為人知的內部氣相沉積工藝。

日前，研究小組從6個不同成分的摻鈦預制棒中拉出6根光纖。

日前，他們測試了這些光纖在測試一根29米長的光纖時，他們得到了驚人的衰減值——17分貝/公里這是歷史上第一次達到20 dB/km的論文目標

唐納德·凱克興奮地在筆記本上記下了這個數字，并寫下了Whoopee！的話。

9米光纖長度較短，可能會影響測試結果的準確性更嚴謹一點，8月21日，他們又拔了一根210m的光纖，進行測試

當唐納德·凱克的氦氖激光進入光纖核心時，他驚訝地看到了非常明亮的紅色閃光他意識到這是光纖遠端的菲涅耳反射這時，他記錄下了光纖衰減率的測試結果——16.9 db/km

最后，他們可以放松了世界上第一根理論低損耗實驗光纖正式誕生

研究團隊及其光纖成品

1970年9月底，羅伯特·毛雷爾飛往倫敦，在英國電氣工程師學會主辦的導波干線通信會議上公布了他的團隊的研究成果，引起了全行業的轟動。

后來英國郵政局實驗室和標準電信實驗室專門測試了他們的光纖，驗證了他們的成果。

康寧的光纖研發成功后，并沒有立即投放市場進行商用因為他們的光纖用的是摻鈦芯，所以還是有一些技術上的缺陷

兩年后，1972年6月，康寧公司將摻鈦纖芯替換為摻鍺纖芯，并通過外部氣相沉積制造出損耗低至4 dB/km的多模光纖。

這種光纖不僅衰減更低，而且實用性更強，制作工藝更簡單。

彼得·舒爾茨正在用OVD法制作摻鍺光纖預制棒

后來由于經濟衰退，康寧在發展中遇到了一些問題，影響了其光纖技術的商業推廣。

為了籌集資金，在康寧董事長兼首席執行官埃默里·霍頓的支持下，康寧光纖業務負責人查克·露西與多家通信公司進行了談判，并簽署了共同開發協議，以分攤開發成本。

這些協議加速了光纖技術的商業應用1976年，美國阿坦普，t公司在亞特蘭大安裝了世界上第一個實驗性光纖通信系統，長度約為1.25英里

1980年，普萊西德湖冬奧會首次使用光纜傳輸電視信號，并取得巨大成功。

后面的故事應該大家都不陌生。

從20世紀80年代到90年代，光纖技術迅速崛起，成為有線通信中重要的傳輸介質21世紀，光纖已經完全取代金屬電纜，成為整個通信網絡的骨干基礎單根光纖可以傳輸的數據量已經超過TB/s級別

如今，全球每年對光纜的需求超過5億芯公里這些光纖傳輸著海量的數據，支撐著整個社會的發展，為人類文明的進步做出了巨大的貢獻