2009诺贝尔奖华裔获得者自述：光纤之父·高锟自传 [13]
理由：
1. 在科学上没有实质理由认为10亿比1的纯净度不可达致。反之，实验证明这种纯净度不难达致;
2. 有强有力的证据证明纯玻璃的散失性衰减微不足道;
3. 光纤的物理规格是可以实现的。
可是，玻璃公司一般都不大有兴趣制造透明度极高的玻璃。他们造的是装饰性的艺术玻璃，或者窗玻璃。带铅玻璃密度高 （高折射率），多用于玻璃瓶一类的艺术性摆设，窗玻璃则多用上碱石灰和石英。Pilkington Glass Company 发明的浮法玻璃制法，可造出厚度不同的大面积玻璃片。我向许多玻璃公司打探过他们对制造光学纤维的兴趣，这些公司包括Pilkington、Saint-Gobain、Schott、Heraeus、American Optical，以及Corning，可惜他们都表示兴趣不大，只把特色玻璃当做一种或者有一定市场的产品。
我们对玻璃进行深入的研究，其实是投进玻璃科学一个未知和从未开发的领域，对玻璃内的杂质，并无量化的分析。我们只能量度玻璃在有限几种色谱光线下的透明度。幸而我的一位物料部上司从专门制造石英产品的Amersil公司取回一个电熔石英样本，这个样本是用一种名为负离子化学气相沉积法的程序制成的。负离子产生的高温显然足以将所有元素，包括不纯净的离子气化。在汽化温度极高的石英与氧离子产生反应时，首先会凝固成玻璃石英，而不纯净的氧化物则仍在气体状态。这么一来，就会产生杂质极少的纯净石英。利用这个样本，我们可以证明其中没有铁、铜或其他元素周期表中所谓过渡元素的物质残余，只有少量的水分。通过样本，我们可以取得一系列光谱的透明度，并没有发觉杂质导致的光吸收。
Chapter07 光明在望（4）
在一个研讨会上，我得与Corning公司的莫勒博士聊了一会。他在Corning领导光纤研究计划，后来我到Corning拜访他，并与几位参与计划的年轻研究员会面。他们都有兴趣与我们合作，但没有透露他们研究的方法。在研讨会闲谈间，莫勒不经意地问我，因不同的原因，如改变折射率或石英玻璃的熔点，在光纤核心中加进不同的物料时，如何解决水分存在的问题。这确是个棘手的问题，因为水分会导致光纤内的光吸收，必须予以解决。这次东拉西扯的闲谈显示，Corning已察觉到水分的问题，而我的回答也向他表明，我也知道水分问题的存在。这算是在顶尖研究中互相套取竞争者情报的一个方法吧。
在早期的另一个实验中，我们发现氢也会渗入玻璃，导致光吸收。只要能避免氢被困在电缆中的光纤周围，便可以解决问题。这是在另一次闲谈中得悉的。某天公司内一位负责长期测试光纤电缆的同事告诉我，电缆埋在苏格兰一个湖底两年后，透明度虽然有少许减退，但毕竟仍可以察觉出来。几个月后，他特地跑来告诉我，他已解开了疑团。他察觉到，用来保护电缆光纤的铝管中，氢的压力会增加，而氢会渗透进光纤中，与氧产生反应，形成氢氧键，从而导致水分吸光作用。他显然为了找到答案而兴高采烈，充满自豪。我也沾染了他的喜悦，这个看来微不足道而实则十分重大的发现，会令所有研究人员同感兴奋。探索精神是推动研究的动力，我沉迷的正是不断面对挑战。
英国邮电局、Pilkington和标准实验所展开了紧密的合作，其中一个首要之务，就是找出制成低损耗光纤的方法。当时有几种制造玻璃纤维的方法，如从盛载玻璃熔液的熔炉中把玻璃纤维拉出来，或以高温炉在玻璃杆的一端加热。我们要制造的光纤，需要有厚厚的包覆层，而纤心则十分幼小，包覆层与纤芯的接合必须天衣无缝，而纤芯的折射率须高于包覆层。
我们要决定，要么以高纯净度石英杆作为纤芯，然后想方设法用折射率较低的改质石英层将纤芯包覆；要么将玻璃在熔炉中熔化，然后在外层同轴熔炉熔化另一层玻璃，做成包覆层。这两种方法的取舍有一定困难。若用高纯净度石英，据我们所知并无熔炉能提供足够的高温将石英软化，或找到折射率比石英低的改质石英。如果用熔化度较低的玻璃，我们就要忍受玻璃和包覆层里的杂质。我们最后决定首先尝试用低温熔化法。现在回想，我们是太早放弃了化学气相沉积技术。这种技术成功为半导体合成电路做成一层石英保护薄膜。我与这种技术的专家讨论石英处理法时，专家对同样技术是否可用于光纤制造抱怀疑态度。我们不知道，Corning已经采用了化学气相沉积技术。
在1970年，Corning宣布利用化学气相沉积法制造出损耗率为20dB/Km的试验性单模光纤。这种光纤虽仍未有实际用途，但为如何保持石英的纯净度打开了一个缺口，我们在标准实验室立即开始研究化学气相沉积法，并加以改良。
也就是在这时候，一个个人的问题常在我脑际盘旋。美芸和我都发觉，两个孩子开始意识到，在学校的同伴中，他们属于少数。他们常问，他们黑头发黑眼睛，五官轮廓扁平，为什么看起来跟同学们不一样。美芸小时候也有相同的经验，她是学校内唯一的亚洲人。她常和我商量，是否有责任让孩子们知道，他们在世界上并不是少数民族。
Chapter07 光明在望（5）
一封突如其来的航空邮件，带来了戏剧性的转变。香港中文大学一位教授来信问我有没有兴趣申请出任新成立的电子工程学系的主任。招聘广告已在各大报章和刊物刊登，看来我只要申请，就会获得聘用，这倒是轻而易举，而且机会来得正好。移居香港，至少可以让孩子们融入一个成员外表跟他们差不多的社会。如果我可以与标准实验所达成停职协议，在暑假期间准许我回到实验所，我也不致与光纤通讯的发展脱节。
我获聘到香港，完成了一个两年期合约后，虽然很想继续从事全职的研究工作，但在校方盛情挽留下，我多教了两年，直到第一届电子工程学学士生毕业为止。在我的工作资历上，又增加了教学和管理经验，与此同时，每个夏天我也回到标准实验所从事研究。我们在1970年底离开英国，到1974年初夏又收拾行装，准备移居美国，继续发展光纤通讯系统。我们以为，将从此与香港告别了。
在前往美国途中，我们在日本的京都稍作逗留。当地正举行一个大型的光纤通讯会议，我在会上遇到了几位标准实验所的旧同事，与他们讨论过与光纤有关的种种问题。闲谈间我隐约听到有人提到我的名字，令我忍不住竖起耳朵听个究竟。有人说：“……那高锟，他跑去教书了，只在日本停上一天，又怎会知道最新的形势？” 他不知道，我其实与标准实验所一直保持紧密的联系，而光纤研制的进展也很缓慢。制造玻璃的低温熔炉产生的杂质难以控制；高温石英的处理也只是略有寸进；准确而可靠的把两条光纤接合可行性成疑；有人尝试将液体注入纤芯，但随即放弃了这做法。最大的进展，是利用改良化学气相沉积法在石英管中做出纤芯。就在这时刻，我投入弗吉尼亚州风光如画的罗安那克（Roanoke）一家公司，在电光学产品部中开展新的研究。
虽然曾到美国公干过几次，但要到罗安那克安顿下来，我才开始慢慢认识到，罗安那克仍生活于内战前的状态。罗安那克是弗吉尼亚州最西部的一个大城市，位于雪兰多和蓝领山脉之间的雪兰多山谷南端。雪兰多山脉跨越南卡罗莱纳，北至佛蒙特。当地文化属南方文化，妇女们都温柔娴雅，热爱家庭，煮得一手好菜，把家务打理得井井有条。没有在城内住上几个世代，仍会被视为外人。
我们抵达不久，天气便转凉了，万山树木仿佛一下子开起花来，黄色的、红色的叶子掺杂相间，在蓝天的衬托下，格外明艳耀目，令人难忘。在人迹罕至的林间漫步，是定居这里最值得怀念的经验。
我们倒视当地人为外人。他们许多都没见过亚洲人，在街上和我们相遇，往往会好奇地停下来，紧盯着我们，直至我们向他们微笑一下，他们才转头继续行程。女儿在这儿首次尝到种族主义的难堪。
“Chinky、Chinky，怪脸孔！”小孩们尖叫着，将他们无聊的眼睛往上翻，扮作东方人的样子。
女儿含着泪，只想知道那些小孩为什么会说这样的话。
“他们只是无知和没有教养罢了，你应同情他们才对。他们的母亲没有教他们应有的礼貌。”
希望我的说话她能明白。
我们开车到一家杂货店购物，准备把车锁上时，一名老居民自豪地对我说：“这儿没有人锁上车门的，你们准是从外地来的，外地都不大安全，可我们这里从没有人在睡觉时把门上锁。” 他用浓重的南方口音告诉我们，“现在你们都有安心日子过了。”
Chapter07 光明在望（6）
我们的确过着安心的日子，但有时还是有点不惬意。女儿的学校拒绝让她加入木工班。美芸直接跑去跟校长理论。
校长说：“如果录取了你的女儿，就有一名男孩失去加入的机会，这不行，男的需要学木工，女的不要。”
美芸说：“以前没有女同学申请学木工，不是说以后都不让女孩申请。这是歧视！”
如果我们不是在香港住过，面对不公平的事，美芸连气也不会吭一下。她不习惯公开发表意见，更拙于跟人争论。香港唤起了她对个人权利的醒觉。那一天，她发现了自己的声音。她在一家邮局排队等候服务，天气十分炎热，大家都等得有点不耐烦，有一名英国人却大模大样的一下子跑到柜台前要求服务，美芸冲口而出的高喊：“喂，这里要排队轮候，请你排到后面，轮候服务。”那人听出这愤怒的声音带着伦敦口音，呆了一下，道了一声歉，灰头灰脸跑开了。
自此以后，美芸对看不过眼的事再不会忍气吞声。女儿最终也能加入木工班，而且在模型火箭制造计划中，她做的火箭飞得最高最远，我为她而感到骄傲。
她在香港读书时，也许评分标准很严格，数学只得C级。美国的教师把她安插到成绩普通的数学班，但不久便要把她提升两级，到较高的班级，才不致让她上课时发闷。远在中学毕业前，她已经把学校所能提供的数学课程读完。她的老师惊叹说：“天啊，她的数学那么出色也只是拿C级，那些拿A的不知要厉害到什么程度了。”
但女儿在学校里也尝了不少苦头，幸好，她也遗传了母亲的一点品性。
班上，有个特别顽皮的小毛头爱取笑她，令她难堪。又扯她的头发、把书从她手上撞到地上，捉弄她。我尝试开解她，说那小伙子也许迷上了她：“你也可以取笑他，戏弄他。”
但许多次她总是含着泪回家。有一次，她忍不住了，
1. 在科学上没有实质理由认为10亿比1的纯净度不可达致。反之，实验证明这种纯净度不难达致;
2. 有强有力的证据证明纯玻璃的散失性衰减微不足道;
3. 光纤的物理规格是可以实现的。
可是，玻璃公司一般都不大有兴趣制造透明度极高的玻璃。他们造的是装饰性的艺术玻璃，或者窗玻璃。带铅玻璃密度高 （高折射率），多用于玻璃瓶一类的艺术性摆设，窗玻璃则多用上碱石灰和石英。Pilkington Glass Company 发明的浮法玻璃制法，可造出厚度不同的大面积玻璃片。我向许多玻璃公司打探过他们对制造光学纤维的兴趣，这些公司包括Pilkington、Saint-Gobain、Schott、Heraeus、American Optical，以及Corning，可惜他们都表示兴趣不大，只把特色玻璃当做一种或者有一定市场的产品。
我们对玻璃进行深入的研究，其实是投进玻璃科学一个未知和从未开发的领域，对玻璃内的杂质，并无量化的分析。我们只能量度玻璃在有限几种色谱光线下的透明度。幸而我的一位物料部上司从专门制造石英产品的Amersil公司取回一个电熔石英样本，这个样本是用一种名为负离子化学气相沉积法的程序制成的。负离子产生的高温显然足以将所有元素，包括不纯净的离子气化。在汽化温度极高的石英与氧离子产生反应时，首先会凝固成玻璃石英，而不纯净的氧化物则仍在气体状态。这么一来，就会产生杂质极少的纯净石英。利用这个样本，我们可以证明其中没有铁、铜或其他元素周期表中所谓过渡元素的物质残余，只有少量的水分。通过样本，我们可以取得一系列光谱的透明度，并没有发觉杂质导致的光吸收。
Chapter07 光明在望（4）
在一个研讨会上，我得与Corning公司的莫勒博士聊了一会。他在Corning领导光纤研究计划，后来我到Corning拜访他，并与几位参与计划的年轻研究员会面。他们都有兴趣与我们合作，但没有透露他们研究的方法。在研讨会闲谈间，莫勒不经意地问我，因不同的原因，如改变折射率或石英玻璃的熔点，在光纤核心中加进不同的物料时，如何解决水分存在的问题。这确是个棘手的问题，因为水分会导致光纤内的光吸收，必须予以解决。这次东拉西扯的闲谈显示，Corning已察觉到水分的问题，而我的回答也向他表明，我也知道水分问题的存在。这算是在顶尖研究中互相套取竞争者情报的一个方法吧。
在早期的另一个实验中，我们发现氢也会渗入玻璃，导致光吸收。只要能避免氢被困在电缆中的光纤周围，便可以解决问题。这是在另一次闲谈中得悉的。某天公司内一位负责长期测试光纤电缆的同事告诉我，电缆埋在苏格兰一个湖底两年后，透明度虽然有少许减退，但毕竟仍可以察觉出来。几个月后，他特地跑来告诉我，他已解开了疑团。他察觉到，用来保护电缆光纤的铝管中，氢的压力会增加，而氢会渗透进光纤中，与氧产生反应，形成氢氧键，从而导致水分吸光作用。他显然为了找到答案而兴高采烈，充满自豪。我也沾染了他的喜悦，这个看来微不足道而实则十分重大的发现，会令所有研究人员同感兴奋。探索精神是推动研究的动力，我沉迷的正是不断面对挑战。
英国邮电局、Pilkington和标准实验所展开了紧密的合作，其中一个首要之务，就是找出制成低损耗光纤的方法。当时有几种制造玻璃纤维的方法，如从盛载玻璃熔液的熔炉中把玻璃纤维拉出来，或以高温炉在玻璃杆的一端加热。我们要制造的光纤，需要有厚厚的包覆层，而纤心则十分幼小，包覆层与纤芯的接合必须天衣无缝，而纤芯的折射率须高于包覆层。
我们要决定，要么以高纯净度石英杆作为纤芯，然后想方设法用折射率较低的改质石英层将纤芯包覆；要么将玻璃在熔炉中熔化，然后在外层同轴熔炉熔化另一层玻璃，做成包覆层。这两种方法的取舍有一定困难。若用高纯净度石英，据我们所知并无熔炉能提供足够的高温将石英软化，或找到折射率比石英低的改质石英。如果用熔化度较低的玻璃，我们就要忍受玻璃和包覆层里的杂质。我们最后决定首先尝试用低温熔化法。现在回想，我们是太早放弃了化学气相沉积技术。这种技术成功为半导体合成电路做成一层石英保护薄膜。我与这种技术的专家讨论石英处理法时，专家对同样技术是否可用于光纤制造抱怀疑态度。我们不知道，Corning已经采用了化学气相沉积技术。
在1970年，Corning宣布利用化学气相沉积法制造出损耗率为20dB/Km的试验性单模光纤。这种光纤虽仍未有实际用途，但为如何保持石英的纯净度打开了一个缺口，我们在标准实验室立即开始研究化学气相沉积法，并加以改良。
也就是在这时候，一个个人的问题常在我脑际盘旋。美芸和我都发觉，两个孩子开始意识到，在学校的同伴中，他们属于少数。他们常问，他们黑头发黑眼睛，五官轮廓扁平，为什么看起来跟同学们不一样。美芸小时候也有相同的经验，她是学校内唯一的亚洲人。她常和我商量，是否有责任让孩子们知道，他们在世界上并不是少数民族。
Chapter07 光明在望（5）
一封突如其来的航空邮件，带来了戏剧性的转变。香港中文大学一位教授来信问我有没有兴趣申请出任新成立的电子工程学系的主任。招聘广告已在各大报章和刊物刊登，看来我只要申请，就会获得聘用，这倒是轻而易举，而且机会来得正好。移居香港，至少可以让孩子们融入一个成员外表跟他们差不多的社会。如果我可以与标准实验所达成停职协议，在暑假期间准许我回到实验所，我也不致与光纤通讯的发展脱节。
我获聘到香港，完成了一个两年期合约后，虽然很想继续从事全职的研究工作，但在校方盛情挽留下，我多教了两年，直到第一届电子工程学学士生毕业为止。在我的工作资历上，又增加了教学和管理经验，与此同时，每个夏天我也回到标准实验所从事研究。我们在1970年底离开英国，到1974年初夏又收拾行装，准备移居美国，继续发展光纤通讯系统。我们以为，将从此与香港告别了。
在前往美国途中，我们在日本的京都稍作逗留。当地正举行一个大型的光纤通讯会议，我在会上遇到了几位标准实验所的旧同事，与他们讨论过与光纤有关的种种问题。闲谈间我隐约听到有人提到我的名字，令我忍不住竖起耳朵听个究竟。有人说：“……那高锟，他跑去教书了，只在日本停上一天，又怎会知道最新的形势？” 他不知道，我其实与标准实验所一直保持紧密的联系，而光纤研制的进展也很缓慢。制造玻璃的低温熔炉产生的杂质难以控制；高温石英的处理也只是略有寸进；准确而可靠的把两条光纤接合可行性成疑；有人尝试将液体注入纤芯，但随即放弃了这做法。最大的进展，是利用改良化学气相沉积法在石英管中做出纤芯。就在这时刻，我投入弗吉尼亚州风光如画的罗安那克（Roanoke）一家公司，在电光学产品部中开展新的研究。
虽然曾到美国公干过几次，但要到罗安那克安顿下来，我才开始慢慢认识到，罗安那克仍生活于内战前的状态。罗安那克是弗吉尼亚州最西部的一个大城市，位于雪兰多和蓝领山脉之间的雪兰多山谷南端。雪兰多山脉跨越南卡罗莱纳，北至佛蒙特。当地文化属南方文化，妇女们都温柔娴雅，热爱家庭，煮得一手好菜，把家务打理得井井有条。没有在城内住上几个世代，仍会被视为外人。
我们抵达不久，天气便转凉了，万山树木仿佛一下子开起花来，黄色的、红色的叶子掺杂相间，在蓝天的衬托下，格外明艳耀目，令人难忘。在人迹罕至的林间漫步，是定居这里最值得怀念的经验。
我们倒视当地人为外人。他们许多都没见过亚洲人，在街上和我们相遇，往往会好奇地停下来，紧盯着我们，直至我们向他们微笑一下，他们才转头继续行程。女儿在这儿首次尝到种族主义的难堪。
“Chinky、Chinky，怪脸孔！”小孩们尖叫着，将他们无聊的眼睛往上翻，扮作东方人的样子。
女儿含着泪，只想知道那些小孩为什么会说这样的话。
“他们只是无知和没有教养罢了，你应同情他们才对。他们的母亲没有教他们应有的礼貌。”
希望我的说话她能明白。
我们开车到一家杂货店购物，准备把车锁上时，一名老居民自豪地对我说：“这儿没有人锁上车门的，你们准是从外地来的，外地都不大安全，可我们这里从没有人在睡觉时把门上锁。” 他用浓重的南方口音告诉我们，“现在你们都有安心日子过了。”
Chapter07 光明在望（6）
我们的确过着安心的日子，但有时还是有点不惬意。女儿的学校拒绝让她加入木工班。美芸直接跑去跟校长理论。
校长说：“如果录取了你的女儿，就有一名男孩失去加入的机会，这不行，男的需要学木工，女的不要。”
美芸说：“以前没有女同学申请学木工，不是说以后都不让女孩申请。这是歧视！”
如果我们不是在香港住过，面对不公平的事，美芸连气也不会吭一下。她不习惯公开发表意见，更拙于跟人争论。香港唤起了她对个人权利的醒觉。那一天，她发现了自己的声音。她在一家邮局排队等候服务，天气十分炎热，大家都等得有点不耐烦，有一名英国人却大模大样的一下子跑到柜台前要求服务，美芸冲口而出的高喊：“喂，这里要排队轮候，请你排到后面，轮候服务。”那人听出这愤怒的声音带着伦敦口音，呆了一下，道了一声歉，灰头灰脸跑开了。
自此以后，美芸对看不过眼的事再不会忍气吞声。女儿最终也能加入木工班，而且在模型火箭制造计划中，她做的火箭飞得最高最远，我为她而感到骄傲。
她在香港读书时，也许评分标准很严格，数学只得C级。美国的教师把她安插到成绩普通的数学班，但不久便要把她提升两级，到较高的班级，才不致让她上课时发闷。远在中学毕业前，她已经把学校所能提供的数学课程读完。她的老师惊叹说：“天啊，她的数学那么出色也只是拿C级，那些拿A的不知要厉害到什么程度了。”
但女儿在学校里也尝了不少苦头，幸好，她也遗传了母亲的一点品性。
班上，有个特别顽皮的小毛头爱取笑她，令她难堪。又扯她的头发、把书从她手上撞到地上，捉弄她。我尝试开解她，说那小伙子也许迷上了她：“你也可以取笑他，戏弄他。”
但许多次她总是含着泪回家。有一次，她忍不住了，