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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