大数跨境

康宁:让“光纤之父”描绘的世界成为现实

康宁:让“光纤之父”描绘的世界成为现实 康宁光通信
2022-06-16
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导读:“光纤之父”描绘的世界,由我们一起实现

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合作共赢

WIN-WIN COOPERATION 



历数改变世界的重要材料,玻璃可当之无愧地跻身佼佼者的名单。自公元前4000年诞生,这款古老的人造材料,一直以多种形态丰富着人们的生活,但功能未免单一。

到了近代,历经动荡、向往繁荣的人类迎来了思想的解放,加之科技的日新月异,人们又为玻璃赋予新的能量,而由此诞生的玻璃光纤,为世界带来了一次跨时代变革。

这不禁让我们感叹:很多时候,改变世界的伟大力量,在诞生之初总是那么不起眼。

改变世界的力量,源自一位华人的思想

高琨(Charles Kuen Kao),华裔物理学家、教育家,诺贝尔物理学奖得主,世界公认的“光纤之父”。

1959年,随着美国物理学家梅曼发明出世界上第一台激光器,人类从此进入激光时代。激光光源的出现,使得科学家们产生了将激光用于信号传输的想法,但因为激光衰减太快,这个想法饱受各方质疑。

但高锟坚信其潜力。

那时的高锟,担任标准电信实验有限公司(ITT设在英国的欧洲中央研究机构)的研究工程师。他的主要研究方向是激光在高频波导管中空架构中的传输。

(正在做实验的高锟 图片来自于网络)

多次实验后,他改变方向,开始研究激光在透明材料介质中的传输。经过数年反复实验论证,他发现,透明材料中的杂质含量,是激光衰减率过大的原因。

当时,玻璃纤维的唯一类似应用是电视、计算机和医疗器械内的光增强器,但在大约20米之外,这些光纤里的信号几乎完全衰减。此时,世界正需要一种比无线电波和铜缆传输性能更好的替代方案。

1965年,高锟获得伦敦大学电机工程博士学位。1966年,高锟和他的伙伴G.A.Hockham,共同发表了一篇题为《光频率介质纤维表面波导》的论文。在论文中,高锟明确提出,只要解决了玻璃的纯度和成分等问题,就可以将玻璃制作成光纤,用于通信

这篇论文,后来被视为20世纪通信领域最伟大的论文之一,开启了光纤通信时代的大门,也改变了人类科技的走向。此时的高锟,只有33岁。

(高锟的论文 图片来自于网络)

思想的种子迎来了合适的土壤

以现今的眼光,我们都知道这篇论文意义非凡,实际上,这篇论文发布之初,虽然引起行业关注,却没有人相信论文的结论。

大部分企业都拒绝了高锟的建议,就连贝尔实验室,也认为高锟所设想的“没有杂质的玻璃”是不可能存在的。唯一对高锟论文感兴趣的,是美国的康宁公司(Corning Inc.)。

 康宁公司是成立于1851年的老牌玻璃制造厂,爱迪生发明电灯所使用的玻璃灯泡,就出自康宁。

康宁公司意识到高锟论文的潜力和价值,低调启动了高纯度玻璃纤维的研发,且不负所望,成功制造出了实现光通信的重要组成部分——激光衰减率低于每公里20dB的玻璃纤维。

探索的过程崎岖坎坷,好在成果振奋人心:

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1970年,通过外部气相沉积法(OVD),康宁使用掺钛纤芯和硅包层,在633nm波长处损耗为17dB/km的光纤波导研制成功。这也是世界上第一根符合理论的低损耗试验性光纤,从此,正式开启了光通信时代。

 1976年,康宁公司以掺锗纤芯代替掺钛纤芯,第一代45Mb/s光纤通信系统建成,再一次轰动了整个行业。这时,人们才意识到,1966年高锟的那篇论文是多么富有前瞻性,而高锟也很快被誉为 “光纤之父”。到目前为止,全世界已经部署了超过50亿公里的光纤,足以让我们往返太阳约17次。

自1976年第一代45Mb/s光纤通信系统建成以来,单根光纤的传输容量已经增长到原来的一百万倍,达到几十Tb/s。与此同时,光纤放大器和波分复用技术的发明,使数据得以在百万公里计的光纤中传输。

合作,硕果累累

整个20世纪70年代,通信行业都在研究光纤的产业化。光纤通信已经完全改变了世界。在新行业不断涌现、众行业飞速发展的背景下,光纤可帮助消费者和企业保持通信畅通、随时随地实现快速可靠的网络连接。

虽然商业需求和数据格局已经发生了超乎想象的变化,但是,高锟和康宁公司之间仍坚守着合作精神,并不断辐射到其他行业。例如,通过建立密切的合作关系,各大企业、数据中心运营商和设备供应商就能实现当下和未来的数据需求。

如今,康宁也已掌握了优化光纤杂质以及成分、密度和尺寸变化的方法来降低信号衰减,而逐步成熟的气相沉积工艺能提供比高品级金刚石的透明度还要高4万倍的玻璃,其纯净度极高,如果用光纤品质的玻璃填满平均四公里深的印度洋,我们就可以直接看到底部。康宁采用精密成型技术制造的光纤,也是人类有史以来所制造的最精密的物体之一。细如发丝的光纤,其表面的粗糙度几乎只有一个原子大小。如果地球像光纤这么光滑,最高的山峰也不会高于一辆双层巴士。

数字世界纷繁复杂。从个人电脑的诞生、互联网的繁荣发展,到今天的云计算和数据革命,企业使用、存储和管理数据的方式从未停止变化。就在短短几个月前,谁又能想到新冠疫情会引发居家办公革命以及数据中心流量激增呢?

当下,即使是在各领域拥有世界一流技术的龙头企业,也需要与专门从事网络连接的企业达成合作,才能最大限度地延长自身的正常运行时间,提高可扩展性和增强灵活性。但与此同时,这些合作伙伴也必须真正了解客户面临的独特挑战有哪些。

共赢,未有穷期

Kao Data数据中心位于创新走廊的哈洛(Harlow)园区,符合上述所有要求。它集前沿的科技初创公司、大型企业和研究机构于一体,前身是高锟发明开拓性光纤的地方。

在这里,各类合作案例层出不穷,比如,近期为联合捐赠抗疫设备,助力疫情期间稳岗就业和加速新冠病毒检测等等。在这一过程中,拥有超快、安全的网络连接就显得十分重要。

正如高锟的夫人黄美芸女士在诺贝尔获奖演说中讲到的:“基于光纤的全球通信网络真正缩短了世界的距离,使人类更加紧密地联系在一起。”对于康宁公司和KAO Data数据中心等企业来说,靠近彼此、拉近与终端用户的距离则有利于实现创新发展,占领先机,并持续满足客户的各种需求,实现真正意义上的合作共赢。

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