度時，只有一條光束射出。三稜鏡擺放的位置，要確保光線能繞過彎角，但又不會與從射進一邊的三稜鏡透射進來的光線混合。

一天早上，我們用愈來愈薄的膜片進行試驗。這些薄膜都透明無色，我們只能用每次將溶液稀釋兩倍的方法控制薄膜的厚度。但在進行試驗的黑房中，出現了令我們大感驚訝的現象。光線並沒有繞過彎角，而是照亮了黑房的牆壁。我們發現，光線是在轉彎的時候洩漏出來的。隨著彎角的弧度減少，光線輻射的角度也降低，直至弧度消失為止。我們不知道薄膜波導的厚度，彎角位置光線的輻射，除了形成一幕幕奇景外，實際上是光功率在彎角處輻射散失的警號。如果轉用電纜式的波導結構，電纜就一定不能有太急太尖的彎角。我們夢寐以求的，是能儲存接近百分百功率的波導結構。

我建議就光纖電纜中介電材料的衰減機制進行詳細的研究，並推動鐳射部門的同事研製可發出波長接近紅外線範圍，而又吻合單束光纜直徑的半導體鐳射。這時卡博維克博士決定移民澳洲，加入新南威爾斯大學，我成為研究計劃的主持，研究隊伍也增加了人手。我們設立了一個小組，研究量度低衰減透明物料的實質衰減程度。剛畢業的工程師佐治加入我們的小組，研究介電波導的特性。他對波導理論很有興趣，我派他專注研究光纖波導的耐受性要求。我們尤其要確定光纖電纜的體積極限和接合點光功率衰減的程度。我們按部就班，求證玻璃纖維若要成為機械效能和表現上適合作為波導物料的物理和波導要求。　。。

Chapter06　探索光纖（7）

此後兩年，我們努力向目標進發。在材料物理和化學中，在解決新發現的電磁波問題中，我們都欠缺經驗，但仍取得可喜的進展。我們翻查文獻、訪問專家，以及向各家玻璃和聚合體公司蒐集材料樣本。我們也研究有關的理論，併為進行一連串實驗訂定了測量的技術。在我們設計開發出來的各種裝置中，有一種是用來測量材料極輕微的光譜衰減，另一種則用於分階模擬實驗，以測量因機械缺陷而導致的纖維損耗。我們又利用以微波頻率運作的特別表面波結構，確定具有不同缺陷的波導的輻射衰減。佐治後來根據這方面的工作，獲得了博士學位。我的妻子美芸在電腦實驗室出任科學程式員，是她編訂的程式軟體，幫助我們解決選定介電質波導型別的問題，以及為佐治確定輻射的特性。在現今仍有一定知名度的那篇發表於1966年的學術論文中，我忘了向她不可或缺的貢獻致謝，實在不該。

透明物料的光衰減是三種衰減作用的綜合結果。物料本身的吸收性衰減，限制了透明區域的波長；雜質衰減是因為物料不純淨所引致，而散失性衰減則是物料結構不統一的結果。因為日常的玻璃用品，如玻璃窗、飾物和廚具等，透明度已足夠，在我們展開光纖用途研究之前，沒有人研究過玻璃的透明度問題及其限制。我向多位專家請教過，得出以下結論：

1。　將所有不純元素，特別是鐵、銅、錳等過渡元素，消減至1比100萬至1比10億的水平，以降低雜質衰減的損耗。但沒有人做過任何實驗，證實不純淨水平下降是否會令衰減程度相應減少。

2。　高溫玻璃在高速冷卻下，相對於聚合體之類的低溫玻璃，應有較少的微組織，其非均質電子的分佈也較平均。低溫玻璃的散失性衰減也較高。

我們面對兩個難題的挑戰。其一是低衰減物料的測量技術，這些物料只能有20厘米左右的長度。如果將物料製成纖維，確保其表面平滑無瑕十分困難。其次是終端表面反射衰減。打磨過程可以改變光滑物料的反射衰減。但在進行測量時我們面對的困難，是要量度兩個樣本之間少於的衰減程度差異，而整段20厘米長樣本的總衰減只是。進行這樣的測量可以說近乎毫無意義。我們最後造出兩個光線測量儀，如果反射衰減每次均可重複的話，就可以提供合理的量度資料。

我們很幸運，找到一些用負離子沉澱法製成的石英玻璃樣本。因為在製造過程中使用高溫，帶雜質的離子都給蒸發，形成純淨的石英玻璃。利用這些樣本進行測量，可以證明消除雜質可以降低吸收性衰減的理論。但我們注意到，因為溼化學品測試中雜質水平太高，難以進行高溫玻璃的純淨度分析。

與此同時，微波模擬實驗也已經完成。根據其波模、其端對端錯配及纖維直徑波動的尺寸偏差極限，全面確定了介電波導管的特性。所有理論和模擬實驗所得的結果，都顯示有關的理論基礎是可行的，而實驗結果也提供了實證的根據。我們寫成題為《介電波導