作者:约翰留着长长的胡子
周光召:“唐部长说的是99.998%纯度时,玻璃纤维的损耗率将会降低到20dB每公里。我觉得,没有达到20dB每公里的损耗率应该是因为纯度有误差。要不要让工人再炼一炉?”
赵忠尧:“炼制一炉超高纯度石英玻璃要重复几十次提纯工艺,等不及了,就用这大半炉拉线试试。准备做玻璃管。”
……
光纤的制造,从直径约乒乓球大小的玻璃管开始。
两根玻璃管,一根是高折射率超高纯度的石英玻璃,这是光纤的纤芯材料。另一根玻璃管由低折射率玻璃材质构成,这是光纤的包层。内外层折射率有差别,这样激光在纤芯内传输时就形成全反射,沿着一条折线向前传输。
玻璃厂工人将玻璃管放在氢氟酸稀溶液中洗涤,去除玻璃表面可能存在的油污等杂质。
彻底清洁后,赵忠尧和周光召把两根玻璃管固定在一台由车床改成的试验台上,玻璃管孔对孔慢慢接近。两根玻璃管对上的地方正好是氢氧焰的喷口,点火之后玻璃管对上的地方就烧软了,最后两根管变成了一根。
然后再气体注入,反应出薄膜,热加工,管子坍塌从空心管变成实心管。
“我们这实验室小作坊半天才能烧拉出一卷光纤,以后要大规模生产该怎么办?”周光召问。
赵忠尧:“大规模生产还远着呢。但是重工业部已经在规划一个专门的工厂来制造这个东西了。”
玻璃管被竖直吊起来,缓缓插入一个炉温足有2000摄氏度的炉子里。
玻璃管软化、玻璃液下滴。0.5毫米的光纤被拉出来,赵忠尧叹了口气:“还是想办法搞0.2到0.3毫米的吧,0.5毫米的不好弯折。”
王大衍:“往细了做,两种玻璃的成分容易出现断层。”
玻璃管拉成玻璃丝。这玻璃管子的管心是纤芯材料,外管是包层材料,拉丝的时候工艺不好,可能玻璃丝有某一段就只含有其中一种材料。如果某一段只有包层没有纤芯材料,光传输到这里就断了(损耗率急剧增加)。如果反过来,只有纤芯材料没有包层,那这一段就会漏光,结果也是损耗率急剧增加。
赵忠尧:“咱们现在是半手工试验阶段,设备可以微调,容易呲的地方可以手动订正。光召!光召你去哪里?”
周光召肩膀扛着一卷刚才拉出来的不太好弯折的光纤,就像是挎了一个游泳圈:“赵老师,您继续做0.3毫米光纤,我先用这一卷光纤试试连接计算机通信。”
……
赵忠尧打算重起炉灶,试做0.3毫米光纤,这又得从拼接玻璃管开始做起。
忙活到第二天,0.3毫米的细丝拉出来了。手感果然柔和了很多。
“理论直径是0.3毫米,实测的直径最小处是0.282毫米,直径最大处是0.330毫米……就这样吧。”
看赵忠尧拉出了第一批0.3毫米玻璃丝,王大衍问:“验证验证?”
赵忠尧:“大衍,关灯。”
实验室面积很大,关灯之后只剩一面墙上的两扇窗户采光,顿时昏暗下来。
现在拉出来的0.3毫米光纤已被集成了长12米的线,19根光纤并列成一股。
这大概是世界上第一根光缆。
光缆比较软,可能比铜电线还要软一些。赵忠尧先找到光缆的一头拿在左手,右手薅线找出光缆的另一头。
当然两头都是空的,没有接什么输入输出解码设备。
“看我变魔术吧,”赵忠尧拿起激光笔,照光缆其中一头,那里是裸露的19根光纤线头。
激光笔照上去,光缆的另一头就漏出了亮光。
王大衍:……
如果是普通玻璃拉成的丝,光在里面传输12米的时候损耗超过95%,在缆线的另一头是看不见漏光的。现在在房间里,这漏出来的光不但肉眼可见,还颇为耀眼。
王大衍:“所以,试验成功了?”
赵忠尧:“你来,帮我拿着这一头,用激光笔照光纤不要停。”
王大衍接过照亮的工作,腾出手来的赵忠尧拿起光缆的另一头,用小钳子分开里面的光纤,仔细检查每一根漏出的光。
“有一根光纤是不亮的。还有两根光纤发的光偏暗,说明其中有些地方损耗率剧增。大衍你稍微换一下激光笔的入射角度,确保每一根光纤都摄取了激光。……终于有一根正常发光了。好,19根12米的光纤,有2根是有瑕疵的。”
……
“线都对准了?”
“都对上了,而且都拧紧了。”
周光召和两个激光二组的同学把长春光学仪器厂仅有的两台T52计算机征用了。
两台计算机分在两个屋子里,周光召用自己制作的检测器接上光缆卷,按下开关,检测器上的3盏小灯依次亮灭。
“这三根线确实没问题。”周光召说,“哎呀,我还没去给赵老师的新光纤检测完好率呢。”
在光纤拉丝的实验室,赵忠尧又用检测器查了一遍手中的0.3毫米光纤,结果和他刚才测出的一样。
“毕竟是实验室小规模自制的东西,可靠性还不算好,不过我感觉还可以再改进一下流程。”赵忠尧说,“你那边怎么样了?要换这一条线来做测试吗?”
“不用,我们都准备联机测试了。”
……
北京。
唐华知道赵忠尧现在正带着激光二组试做光纤,说不定已经拉出光纤来测试了。
“赵老师:既你们带队前往长春,那我就先在北京忙别的事。有其他额外需求及时反馈,如技术有突破立即联系。”
唐华给长春发了个电报,让他们自己捣腾一阵子再说。
第二天赵忠尧的回电是:“忘带厚衣服了,麻烦到清华联系,把各人所需冬衣打包到长春。”
……
唐华现在必须得和一堆大概是19世纪末的机器打交道。
“从今年1月到7月,我们按照大致给定的计划,在廊坊搭起了一座30立方米的小型高炉。”
钢铁工业局副局长鲁达从廊坊回来,带来了小钢铁厂的汇报、图纸和简单的模型。
“首先,这座小型高炉的所有设备,都严格遵守能够国产的要求。从高炉、耐火砖到动力用的往复蒸汽机,都是由国内现有的工厂生产的。”
“炉型有效容积是30立方米,炉缸底直径1.58米,炉腰直径2.34米,炉喉直径1.48米。大钟直径0.78米,大钟间歇0.35米。全高11.49米,风口直径10厘米x4个,单瓦斯上升管。”
“高炉基础是砂石安装防潮铁板,六根铸铁支柱。炉体外壳和腹部用9毫米钢板,炉缸用6毫米钢板,铆焊制成,钢板鞍钢可以生产。炉腰以上每30厘米加扁铁箍一道。炉底下面两层用305毫米厚砂石,上面两层用305毫米耐火砖,炉缸炉腹全耐火砖,炉腰以上是砂石缩喉加铁砖。”
“炉顶采用双种,安装手动摇车两部,人工起闭。”
“动力鼓风机,管式热风炉,有三台燃煤锅炉和三台往复式蒸汽机,蒸汽产生量为每小时4.5~5.5吨。”
“出铁和出渣为全人工操作,冷却设备公用150立方米水池一个,蒸汽水泵在河边吸水,用直径10厘米铁管送到环高炉冷却水管,经过冷却后送回。”
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