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分堅硬的流質,它慢慢軟化,像液體一樣漂浮,無須內部張力也可伸展。我認識到如何加上幾個百分比的氧化金屬如銅、錳、鐵或鈷,便可製成有色玻璃。我也認識到,玻璃迅速冷卻時,因結構波動較小,其均質性會較高。他們特別指出,鐵、銅等雜質對光線吸收的影響仍未有明確的測定,只知道若減少諸如鐵這類雜質的集中性,光線的吸收就會與雜質的集中程度成正比。但沒有證據顯示雜質集中程度極低時,光線的吸收也會相應減少。他們認為,將雜質減至1比100萬,甚至1比10億,就有理由假設光線吸收會按比例遞減。但他們總是覺得這機會很小。
我反而認為吸收性衰減與雜質的集中度成為正比,在低雜質度下,導致衰減的反應也應降低。我舉出三個理由:
1。 在科學上沒有實質理由認為10億比1的純淨度不可達致。反之,實驗證明這種純淨度不難達致;
2。 有強有力的證據證明純玻璃的散失性衰減微不足道;
3。 光纖的物理規格是可以實現的。
可是,玻璃公司一般都不大有興趣製造透明度極高的玻璃。他們造的是裝飾性的藝術玻璃,或者窗玻璃。帶鉛玻璃密度高 (高折射率),多用於玻璃瓶一類的藝術性擺設,窗玻璃則多用上鹼石灰和石英。Pilkington Glass pany 發明的浮法玻璃製法,可造出厚度不同的大面積玻璃片。我向許多玻璃公司打探過他們對製造光學纖維的興趣,這些公司包括Pilkington、Saint…Gobain、Schott、Heraeus、American Optical,以及Corning,可惜他們都表示興趣不大,只把特色玻璃當做一種或者有一定市場的產品。
我們對玻璃進行深入的研究,其實是投進玻璃科學一個未知和從未開發的領域,對玻璃內的雜質,並無量化的分析。我們只能量度玻璃在有限幾種色譜光線下的透明度。幸而我的一位物料部上司從專門製造石英產品的Amersil公司取回一個電熔石英樣本,這個樣本是用一種名為負離子化學氣相沉積法的程式製成的。負離子產生的高溫顯然足以將所有元素,包括不純淨的離子氣化。在汽化溫度極高的石英與氧離子產生反應時,首先會凝固成玻璃石英,而不純淨的氧化物則仍在氣體狀態。這麼一來,就會產生雜質極少的純淨石英。利用這個樣本,我們可以證明其中沒有鐵、銅或其他元素週期表中所謂過渡元素的物質殘餘,只有少量的水分。透過樣本,我們可以取得一系列光譜的透明度,並沒有發覺雜質導致的光吸收。 電子書 分享網站
Chapter07 光明在望(4)
在一個研討會上,我得與Corning公司的莫勒博士聊了一會。他在Corning領導光纖研究計劃,後來我到Corning拜訪他,並與幾位參與計劃的年輕研究員會面。他們都有興趣與我們合作,但沒有透露他們研究的方法。在研討會閒談間,莫勒不經意地問我,因不同的原因,如改變折射率或石英玻璃的熔點,在光纖核心中加進不同的物料時,如何解決水分存在的問題。這確是個棘手的問題,因為水分會導致光纖內的光吸收,必須予以解決。這次東拉西扯的閒談顯示,Corning已察覺到水分的問題,而我的回答也向他表明,我也知道水分問題的存在。這算是在頂尖研究中互相套取競爭者情報的一個方法吧。
在早期的另一個實驗中,我們發現氫也會滲入玻璃,導致光吸收。只要能避免氫被困在電纜中的光纖周圍,便可以解決問題。這是在另一次閒談中得悉的。某天公司內一位負責長期測試光纖電纜的同事告訴我,電纜埋在蘇格蘭一個湖底兩年後,透明度雖然有少許減退,但畢竟仍可以察覺出來。幾個月後,他特地跑來告訴我,他已解開了疑團。他察覺到,用來保護電纜光纖的鋁管中,氫的壓力會增加,而氫會滲透進光纖中,與氧產生反應,形成氫氧鍵,從而導致水分吸光作用。他顯然為了找到答案而興高采烈,充滿自豪。我也沾染了他的喜悅,這個看來微不足道而實則十分重大的發現,會令所有研究人員同感興奮。探索精神是推動研究的動力,我沉迷的正是不斷面對挑戰。
英國郵電局、Pilkington和標準實驗所展開了緊密的合作,其中一個首要之務,就是找出製成低損耗光纖的方法。當時有幾種製造玻璃纖維的方法,如從盛載玻璃熔液的熔爐中把玻璃纖維拉出來,或以高溫爐在玻璃杆的一端加熱。我們要製造的光纖,需要有厚厚的包覆層,而纖心則十分幼小,包覆層與纖芯的