康寧與低損耗光纖的發明

2020-11-23 東方財富網

原標題：康寧與低損耗光纖的發明

　　1970 年，全球正處於數據和通信爆炸的邊緣。

　　新發明的出現開始催生遠距離傳輸數據的需求。1969 年秋，美國國防部開發了阿帕網 (ARPAnet)，其作為網際網路的先驅，首先將五角大樓和大學實驗室互聯了起來。Digital Equipment 等公司當時正忙於製造第一臺冰箱大小的微型計算機，相較於房間大小的大型機，其更小更便宜，也意味著更多公司能夠通過數據來運營他們的業務。當時第一批的 ATM 自動取款機還很原始，為了支持機器的讀取功能，紙質的指令牌上灌注有輕微的放射性元素，並且需要通過網絡來發送消費者的銀行信息。一年之後，一位名叫 Ray Tomlinson 的電腦程式設計師發送了世界上第一封電子郵件，並開始使用@符號來分隔姓名和地址。

　　全球企業也開始有相互交流的需求，但當時銅質電話線只能承載有限通話量。聲音的質量很微弱，因為線路不能攜帶足夠的信息來重塑一個人的聲音。需求大大超過了供給，以至於國際長途的價格一度高達每分鐘 4 美元(相當於 2020 年的 27 美元)甚至更高。

　　以低成本進行遠距離傳輸大量數據和對話的需求日益增長。為應對這一需求，一套或許可行的理論進入了研究人員的視野，這得益於當時在英國標準電信實驗室的一名物理學家——高錕(Charles)。

　　「光纖」一詞在 20 世紀 60 年代進入人們的視野。但最初這個詞被用來形容在陰極射線管(用於看電視)、計算機電路和醫療設備中的光放大器。這項技術只在短距離光傳輸時有效。當距離達約 20 米(約 65 英尺)後，信號幾乎會完全消失。

　　性論文中寫道，光纖在理論上可能遠優於銅線或無線電信號。其中的挑戰在於玻璃中含有的雜質，這也導致了被科學家稱為「衰減」的信號損耗。科學家們設法找到一種「低損耗光纖」，一種可以在不明顯損失光的情況下長距離傳輸光的玻璃。高錕假設：通過淨化玻璃，細光纖束將能夠以最小的信號損耗在長距離傳輸大量數據。

　　但當時還沒有人知道應該如何製造這種淨化的光纖。負責英國電話系統的英國驛務署找到康寧公司尋求幫助，希望尋找一款新型的大容量數據線。康寧委派物理學家 Robert Maurer 領導兩名新入職的年輕研究員：實驗物理學家 Donald Keck 和玻璃化學家 Peter Schultz 開始研究這一項目。

　　然而，創新之路註定避免不了無數次實驗失敗所帶來的沮喪。期間科學家們嘗試了無數的玻璃組合以及基於不同設計尺寸和生產方法的實驗，以創造和淨化實驗所需的玻璃組份。其中面臨的挑戰之一就是將兩種玻璃組合成單纖。在每一項測試中，技術人員需要從並排放置在熔爐裡的玻璃塊上拉出一根纖維，然後將這根纖維套在另一根纖維中，以此來製造單纖。

　　他俯身站在顯微鏡前，被一束明亮的光驚呆了。

　　後來，Keck 形容說：「這是我所見過的最壯麗的情景」。

　　1970 年 8 月的某個周五傍晚，Keck 正準備將團隊最新研發出的新型光纖樣品放置到設備中進行測試。雖然迫不及待想開啟周末，但 Keck 仍想在回家前試驗一次這最新的成果。他俯身站在顯微鏡前，被一束明亮的光驚呆了。後來， Keck 形容說：「這是我所見過的最壯麗的情景。」光的損耗以分貝為單位進行測量，而證實高錕博士理論可行的前提是，玻璃的載光能力需要表現出小於 20 分貝的光損耗。穿過這款新型光纖的光脈衝在 16-17 分貝之間。Keck 說他那天仿佛在實驗室裡感受到了愛迪生的精神，並在筆記本中寫下了「哇！」。

　　正如在專利申請中所描述的那樣，「光波導光纖」是一種能夠承載比銅線多 65,000 倍信息的光纖。四年之後，1970 年夏天的那個「哇」時刻憑借美國第 3711,262 號專利成為永恆。

　　康寧開始大規模生產光纖，已經是九年之後了。又過了幾年，各大公司才陸續開始將其應用於海底光纜的鋪設，從而連接各大洲，為人們提供了一種低成本的通信方式。然而，1970 年 8 月的那個下午，始終標誌了一場通信革命的開始，而它最終將助力重塑世界。

（文章來源：與非網）

(責任編輯：DF387)

相關焦點

  • 骨幹網「光改」 普通光纖VS超低損耗光纖
    據悉，一般光纖「服役」年限普遍為20年，今天的光纖要考慮到今後20年的網絡需求，電信企業就應當抓緊商用「超低損耗光纖」（Ultra Low Loss，ULL），但是我們看到的卻是：國內光纖光纜企業無法提供這一產品，最可怕的是，它們連「嘗試推出」的想法都沒有。
  • 「Y20Q13」超低損耗光纖-長距離量子保密通信的關鍵
    量子態的單光子不可分割、不可複製，不能像傳統通信那樣進行複製放大，極大限制了光纖中的量子密鑰分發距離。因此以單光子技術為基礎的量子保密通信，傳輸距離很大程度上取決於線路中的損耗，更低衰減的光纖是延長傳輸距離的有效方式。因此，超低損耗光纖在量子通信中的應用將變得至關重要。那麼，什麼是超低損耗光纖？
  • 「玻璃+5G」時代來臨 康寧將最新顯示科技帶入中國
    實際上，自1970年發明低損耗光纖以來，康寧公司通過創新不斷推進通信革命。伴隨著5G時代的到來，康寧將在第二屆進博會上展示其用於5G傳輸的高性能光纖產品組合。5G是一項備受期待的技術，未來的服務將生成海量數據，需要通過光纖進行傳輸。康寧已在全球交付超過10億芯公裡的光纖。在5G建設的大背景下，康寧將為新一輪的基礎設施建設繼續提供有力支持。
  • 光纖品種發展簡史
    該文分析了造成光纖傳輸損耗的主要原因，從理論上闡述了有可能把損耗降低到20dB/km的見解，並提出這樣的光纖將可用於通信。在理論的指引下，四年以後的1970年，美國康寧公司真的拉出了損耗為20dB/km的光纖，證明光纖作為通信介質的可能性。
  • 光纖品種發展簡史
    該文分析了造成光纖傳輸損耗的主要原因，從理論上闡述了有可能把損耗降低到20dB/km的見解，並提出這樣的光纖將可用於通信。 2009年，高錕因為對光纖事業的突出貢獻，獲得了諾貝爾物理學獎。 在理論的指引下，四年以後的1970年，美國康寧公司真的拉出了損耗為20dB/km的光纖，證明光纖作為通信介質的可能性。
  • 光纖損耗是什麼?如何計算?
    在光纖安裝中，對光纖鏈路進行準確的測量和計算是驗證網絡完整性和確保網絡性能非常重要的步驟，光纖內會因光吸收和散射等造成明顯的信號損失（即光纖損耗），從而影響光傳輸網絡的可靠性，那麼光纖損耗如何計算的呢？
  • 光纖通信簡史-虎嗅網
    光纖傳播損耗太大，不適合於通信，很多工程師放棄了光纖通信的嘗試。但總是有些人不肯輕言放棄。他們決定，一定要找出影響光纖損耗的因素到底是什麼。1966年7月，高錕就光纖傳輸的前景發表了具有歷史意義的論文。該文分析了造成光纖傳輸損耗的主要原因，從理論上闡述了有可能把損耗降低到20dB/公裡的見解，並提出這樣的光纖將可用於通信。現在大家都知道，43年後，高錕因為這篇論文獲得了2009年的諾貝爾物理學獎。
  • 光纖：改變世界的十大發明之一
    光纖使用光傳遞信息，它們比傳統的電纜更優秀的特點是：抗電磁幹擾，保護數據安全，不導電，無火花、安裝方便。最重要的一點是，在很長的距離它也能做到100兆兆比特每秒的帶寬。這在很大程度上促使了網際網路革命的發生。在日常生活中，由於光在光導纖維的傳導損耗比電在電線傳導的損耗低得多，光纖被用作長距離的信息傳遞。　　前香港中文大學校長高錕和George A.
  • 康寧宣布對其在中國的光纖生產廠進行擴充
    紐約州康寧7月19日電 /新華美通/ -- 康寧公司 (NYSE: GLW) 7月18日宣布了將對其位於中國的光纖生產廠進行擴充的計劃。康寧是基於中國光纖市場持續不斷的增長做出該決定的。
  • 「康寧低損耗光纖50周年」專題系列6:雲計算和軟體即服務 (SaaS)
    原標題：「康寧低損耗光纖50周年」專題系列6：雲計算和軟體即服務 (SaaS) 　　隨著智慧型手機的興起，雲計算的概念開始盛行。
  • 康寧研發低損耗光纖50周年專題系列3:語音通話新時代
    MCI會見了康寧公司和Siecor公司的代表，Siecor是西門子通信和康寧公司的合資企業，負責把康寧公司的玻璃纖維製成長途光纜。MCI尋求購買6萬英裡的單模光纖，用於建設地面長途光纜網絡，以取代其微波和衛星網絡。MCI希望在12個月內交付該訂單，而這筆訂單比之前的任何訂單都要大。 MCI想要的是單模光纖，而不是康寧已經開發並大規模商業化的多模光纖。
  • 光纖損耗的原因和分類,如何減少光纖衰減
    這意味著光信號通過光纖傳播後，光能量衰減了一部分。這說明光纖中有些物質或因某種原因，阻擋光信號通過。這就是光纖的傳輸損耗。只有降低光纖損耗，才能使光信號通暢無阻。 　　一、理解光纖衰減我們可以從以下幾個方面入手，快速進行了解。
  • 喜迎新會員康寧大陸普通光纖獨家代理——恆益迅光電
    ICCSZ訊 近日，訊石會員喜迎新成員——深圳市恆益迅光電技術有限公司（簡稱「恆益迅光電」），恆益迅光電是中國大陸唯一一家取得康寧公司代理證的合法代理商。作為康寧光纖的國內唯一指定的合法代理商，恆益迅光電對任何客戶提出的關於康寧光纖的問題都十分嚴謹的對待，幾米光纖的實驗選擇使用以及千萬公裡級客戶的使用問題等等，恆益迅光電全部認真的給予解答和回復。
  • 美國康寧公司在滬建立大中國區總部
    東方網3月22日消息：1970年發明光纖的美國康寧公司今天在上海成立大中國區總部。康寧公司的主營業務是光纖通訊、環保科技和先進顯示技術，在《財富》世界五百強中排在第252位，它去年在全球的營業額超過70億美元。康寧公司在中國的總投資已達2億美元，目前擁有5家獨資、合資企業。這些企業去年的總銷售額接近10億美元，扮演著亞太地區生產基地的角色。
  • 美國康寧:與生俱來的創新基因
    擁有163多年創業史的美國康寧公司其知名度在中國並不高，康寧在特殊玻璃和陶瓷材料的製造上處於絕對國際領先地位。人們都知道燈泡是愛迪生通過不斷地實驗發明的，但很少人知道第一個為燈泡提供合適玻璃外殼材料的就是康寧公司。世界級開創性創新的案例比比皆是，但是，創辦的100年間康寧基本聚焦玻璃本業創新拓展。
  • 分享| 光纖入戶工程分光器種類與損耗計算
    一、分光器的類型及其計算 工作原理：在單模光纖傳導光信號的時候，光的能量並不完全是集中在纖芯中傳播，有少量是通過靠近纖芯的包層中傳播的，也就是說，在兩根光纖的纖芯足夠靠近的話，在一根光纖中傳輸的光的模場就可以進入另外一根光纖，光信號在兩根光纖中得到重新的分配。
  • 美國康寧公司副總裁湯姆·比爾:創新離不開強有力的智慧財產權保護
    當託馬斯·愛迪生於1879年發明燈泡碳絲時，用何種材料製作燈罩曾使其一籌莫展，美國康寧公司發明了一種經濟可行的大規模生產玻璃燈罩的方式，使得電燈得以走進千家萬戶。最早發明玻璃燈罩、最先發明電視顯像管、最先發明世界第一根低損耗光纖、成功研製出康寧 大猩猩 玻璃……成立於1851年的康寧公司一直致力於改變生活的創新，從而逐漸成為材料科學領域全球領先的創新者之一。「創新離不開強有力的智慧財產權保護，康寧公司非常注重在全球市場開展專利布局。」
  • 【轉】影響光纖傳輸距離的因數和傳輸衰減損耗的原因
    在視頻系統中，延長距離越長，延長器數目越少，系統的成本就越低，可靠性也越高。延長系統的延長距離是科技工作者的奮鬥目標之一。 光纖數字傳輸系統的最大延長距離是指在光發射機和光接收機之間不設延長器時能傳輸的最遠距離，在設計一個光纖視頻系統時，計算最大延長距離是十分重要的。
  • 空芯光纖(HCF)及最新進展
    馮振華 光通信充電寶原創，雷射天地轉載最近關於光纖的內容好像寫的有點多，嘿嘿，今年是「低損耗光纖」發明的第五十個年頭，一則是趁著這個大背景，紀念一下，向這個行業的大牛和頂尖公司致敬，二則是結合最近的OFC論文，也跟下這波趨勢。
  • 光纖通信技術發展現狀與展望—新聞—科學網
    至此，雷射器已具備應用於商用光纖通信的前提。在雷射器發明之初，發明者已意識到其在通信領域的重要潛在應用。然而，雷射通信技術存在兩個明顯的短板問題：一是因雷射波束髮散會損失大量能量；二是受應用環境的影響較大，如在大氣環境下應用時會顯著受制於天氣情況的變化。因此，對雷射通信而言，一個合適的光波導至關重要。