光频率介质纤维表面波导
高锟：改变人类通讯模式
高锟：改变人类通讯模式作者：何宗来源：《发明与创新·大科技》 2009年第11期10月6日下午5点45分，瑞典皇家科学院公布本年度诺贝尔物理学奖得主，有“光纤之父”之称的前香港中文大学校长高锟，同另外两位研究半导体的美籍学者共同分享了这一奖项。
在新闻发布会上，诺贝尔物理学奖评选委员会主席约瑟夫·努德格伦用一根光纤电缆形象地解释了高锟的重要成就：早在1966年，高锟就取得了光纤物理学上的突破性成果，他计算出如何使光在光导纤维中进行远距离传输，这项成果最终促使光纤通信系统问世，而正是光纤通信为当今互联网的发展铺平了道路。
从小就是“科学家”1933年11月4日，高锟出生在上海金山，住在法租界。
父亲是国际法庭律师，弟弟高锫。
祖父高吹万是晚清著名诗人，革命家，南社的重要成员。
入学前，父亲聘老师回家，教导高锟和高锫读四书五经。
10岁时，高锟就读世界学校（今日的国际学校），需要读中文之外，也要读英文和法文，由学校聘请的留法学者教授，高锟开始接触中国之外的人事文化。
高锟小时候住在一栋三层楼的房子里，三楼就成了他童年的实验室。
童年的高锟对化学十分感兴趣，曾经自制灭火筒、焰火、烟花和晒相纸。
他还尝试自制炸弹，最危险的一次是用红磷粉混合氯酸钾，加上水并调成糊状，再掺入湿泥内，搓成一颗颗弹丸。
待风干之后扔下街头，果然发生爆炸，幸好没有伤及路人。
后来他又迷上无线电，很小便成功地装了一部有五六个真空管的收音机。
1957年，高锟读博士时进入国际电话电报公司(ITT)，在其英国子公司——标准电话与电缆有限公司(Standard Telephones and Cables Ltd.)任工程师。
1960年，他进入ITT设于英国的欧洲中央研究机构——标准电信实验有限公司，在那里工作了十年，其职位从研究科学家升至研究经理。
正是在这段时期，高锟成为光纤通讯领域的先驱。
人类通讯模式的彻底改变从1963年开始，高锟就着手对玻璃纤维进行理论和实用方面的研究工作，并设想利用一种玻璃纤维传送激光脉冲以代替用金属电缆输出电脉冲的通讯方法。
“高锟星”
“高锟星”作者：和茗，渝乐来源：《师资建设》 2009年第11期今年诺贝尔物理学奖获得者的研究成果奠定了现代信息社会的基础。
瑞典皇家科学院决定将2009年度诺贝尔物理学奖金的1／2授予华人科学家高锟，他曾在英国标准电话实验室和香港中文大学工作。
他在光纤（通过线路传播光信号）方面做出了突破性的进展，被世界科学界誉为“光纤之父”。
一光纤技术发明催生知识经济1880-Alexandra Graharn Bell发明光束通话传输；1960-电射及光纤之发明；1 9 66 华裔科学家“光纤之父”高锟预言光纤将用于通信；1970-美国康宁公司成功研制出传输损耗只有20dm／km的光纤；1977-首次实际安装电话光纤网路；1978-FORT在法国首次安装其生产之光纤电；1979-赵梓森拉制出我国自主研发的第一根实用光纤，被誉为“中国光纤之父”；1990-区域网路及其他短距离传输应用之光纤；2000-到屋边光纤=>到桌边光纤；2005 FTTH(Fiber To The Home)光纤直接到家庭；1 966年7月，英国电机工程师学会学报，登载了人称“光纤之父”的华裔科学家高锟博士一篇题为“光频率介质纤维表面波导”的论文。
文章描述了支持长距离和大容量信息传输，介质纤维所必需的结构和材料特性。
由于光纤通信具有高速率、大容量和高质量的传输性能，又可以同时传输语音、数据和视频信息等，为此受到了各国及科学家关注。
显然，这是关于光纤通信应用理论的首篇开创性和奠基性论文。
因此，1 966年被全世界公认为光纤通信发明年，论文的首席作者华裔科学家高锟博士也就被全世界公认为光纤通信的发明家。
依据高锟的理论，Corning公司的R.D.Maurer等人在1 970年首次拉出了光耗20dB／km的低耗光纤，1 974年得到2dB／km的光纤，至1976年则达到ldB／km的水平，为日后光纤通讯技术的飞速发展奠定了理论基础。
8 0年代，光纤通信技术在发达国家得到了广泛推广应用。
高锟若贝尔获奖文章易昌申翻译
光频段介质纤维表面波导索引词：光学纤维，波导摘要：具有比它周围区域更高折射率的介质纤维是一种可能出现的在光频段传输能量的介质波导。
这种所讨论的特殊类型的介质纤维波导是一种具有圆形横截面的波导。
用于通信目的的介质纤维波导的传输模式额选择是有介质纤维波导的损耗特性和信息容量决定的。
本文讨论了介质损耗，弯曲损耗，辐射损耗，并且研究了与信息容量有关的模式稳定性，色散和能量传输。
同时，也讨论了物理实现问题。
本文在光频段和微波段做了大量的实验研究。
1、引言具有比它周围区域更高折射率的介质纤维是一种可能出现的在光频段传输能量的介质波导。
这种结构可以沿着具有不同折射率区域的确定边界传导电磁波。
相关的电磁场一部分在介质纤维的内部传播，一部分在介质纤维的外部传播。
外部的电磁场在传播方向上会消失，并且按指数形式衰减到无穷远处为零。
这种波导被称为开放波导，传输的模式是表面波模式。
将要讨论的介质纤维波导是一种圆形横截面波导。
2、介质纤维波导具有圆形横截面的介质纤维波导可以传输Hom和Eom模和混合模HEmn。
在由物理结构决定的边界条件下，解麦克斯韦方程组，特征方程如下：对于HEmn模对于Eom模对于Hom模辅助方程定义了u1和u2的关系其中下标1和2分别代表纤心和外部区域。
所有的模式都表现了介质特性，除了混合模HE11模，它是最低的混合模。
它包含有两个正交偏正模，并且随着结构的尺寸减少，在纤维外部传递的能量百分率增加。
因此，当工作波长在混合模HE11中，有可能通过充分的减少纤维的尺寸实现单模工作。
在这种情况下，大部分能量在纤维外部传输。
如果外部介质比内部介质具有更低的损耗，波导的衰减将减少。
因为具有以上特性，HE11模具有特别的兴趣。
光频段传输HE11模的介质光纤波导的物理和电磁场方面将会详细的研究。
得出的结论是：这种长距离应用波导具有可行性和预期的性能。
3、材料方面介质纤维波导的损耗是由组成纤维和周围介质的材料的损耗决定的。
光纤之父——高锟
1966年，他提出光纤通讯理论，被认为是痴人说梦；1981年，他研发出第一代光纤系统，通讯进入光纤时代；2009年，他身患“脑退化症”，获得迟来的诺贝尔物理学奖。
“光纤之父”高锟，用发明改变了世界通讯，为信息高速公路奠下基石。
“痴人”获诺奖2009年，诺贝尔物理学奖揭晓，有“光纤之父”之称的前香港中文大学校长高锟，和另外两位研究半导体的美籍学者分享这项殊荣。
这是一份迟来的荣誉，早在20世纪六七十年代，高锟就已经找到了神奇的“光纤”，那时移动通讯设备还没有像今天这么普及。
首位华人诺贝尔物理奖获奖者杨振宁教授说过，在找到光纤之前，科学家们一直都解决不了传送过程中光源由强变弱的问题，传送距离只能到1至2米，高锟在光纤方面的研究成果大大改变了人类的生活，在通讯科技和医学领域上都有极大的贡献。
1966年，高锟发表《光频率的介质纤维表面波导》，文中论证了玻璃介质能够完成光线传播的条件，并首次提出用玻璃纤维作为光传播介质，并用于通信的理论。
“只要把铁杂质的浓度降到百万分之一，就可以制造出波长在0.6微米附近，损耗为20dB ／km 的玻璃材料”，这种玻璃材料就可以用来实现远距离信号传输。
但是这个具有划时代/本刊记者 粲亦桐光纤之父——高锟The Scientists 科学家Report 报道意义的理论，却被大多数人看成是“痴人说梦”，业界对此也毫无兴趣。
原来，人们对光通信的研究开始得很早，却一直都没什么有益的应用性进展。
早在19世纪末，美国发明家贝尔就发明了具有科学前瞻性的“光话机”，原理是用能感受震动的薄镜片，将聚集后的阳光反射出去，因薄镜受到声音震动而改变光线的强度，接收方再将加载了声音信息的光线还原成声音。
但是这个原型机却没有达到预期的效果，因为当空气作为光线传播介质时，就会带来很大的衰减，导致光线在传播一段距离后变得很弱，也失去了实用价值。
此后，虽然陆续出现过新的传播介质，如可以让光线转弯的，但是光线的衰减问题一直没有解决的办法。
高锟：从“坏孩子”到顽皮老者
高锟：从“坏孩子”到顽皮老者作者：无疆来源：《新天地》2009年第11期当你在互联网上遨游、欣赏高清电视转播节目、与千里之外的朋友视频通话时,你可曾想到,这一切都要归功于英籍华裔科学家高锟发明的“光导纤维”,正是它改变了人类的日常生活,让我们走上了信息高速路。
2009年10月6日,瑞典皇家科学院诺贝尔奖委员会宣布,2009年度诺贝尔物理学奖授予被誉为“光纤之父”的英国华裔科学家高锟,这是继钱学森堂侄钱永健去年问鼎诺贝尔化学奖后,华裔科学家再度出现在诺奖的最高领奖台上。
在这巨大的荣耀背后,高锟究竟是一个怎样的人呢?童年时的“坏孩子”高锟1933年出生于上海,父亲是名大律师,家境比较富裕。
他的家住在当时的法租界,一家人住着三层小洋楼。
高锟从懂事起对新鲜事物就充满了好奇,家里的三楼成了他童年的实验室。
他曾经制造过灭火筒、焰火、烟花和晒相纸,后来又迷上了无线电,8岁时,他就成功地装了一部有五六个真空管的收音机。
高锟还曾按照书上说的配方,用红磷粉和氯酸钾混和,加上水调成糊状,再掺入湿泥内,搓成一颗颗弹丸,然后放到阳台上风干,待风干之后,他看到楼下没有路人过时,扔到了楼下的柏油路上,果然发出了巨大的声响,引得警察都赶了过来。
1944年,刚读完小学的高锟随父亲移居香港,随后入读圣约瑟书院。
高中毕业后,高锟以优异成绩考入香港大学,进入大学后,高锟对电机工程产生了浓厚的兴趣,可港大当时并没有开设电机工程专业,这让高锟非常遗憾,他多方查找资料,看到英国伦敦大学的电机工程系在世界上享有盛誉,便动了去英国读书的念头。
他把自己的想法对父亲说了,父亲又一次支持了儿子的选择。
就这样,1954年,21岁的高锟为了实现自己的理想,孤身一人踏上了远赴英伦读书的国际航班。
大学毕业后,高锟进入英国国际电话电报公司当工程师,凭着自己在专业领域的真才实学,他的能力很快引起了公司上层的注意,并被聘为研究实验室研究员,在实验室工作期间,高锟深感自己在应用科学方面存在着很大的不足。
光纤通信的发展史及其应用
光纤通信的发展史及其应用光纤的研究及其应用伴随着科学技术的发展，人类对于信息交换的需求越来越大，人们已经不能满足于电子通信系统了，由此光纤通信应运而生。
信息在光域上的传输、存储、交换技术的突破，为构建起全光网络奠定了物质基础。
光纤即为光导纤维的简称。
从原理上看，光纤是构成光纤通信的基本物质要素。
光纤除了按制造工艺、材料组成以及光学特性进行分类外，在应用中，光纤常按用途进行分类，可分为通信用光纤和传感用光纤。
传输介质光纤又分为通用与专用两种，而功能器件光纤则指用于完成光波的放大、整形、分频、倍频、调制以及光振荡等功能的光纤，并常以某种功能器件的形式出现。
光源与传输介质对于光纤，首先考虑解决的便是光源的问题。
能够用作传输的光源的要求是：①高纯度；②会聚度要平行；③操控性要好。
下面从我们已了解的各种光源一一举例说明：Ⅰ.火——原理：物质的辐射；问题：效率极低；Ⅱ. 白炽灯——原理：物质的辐射；特点：方便；问题：操控性差，光谱为连续的，色温低；Ⅲ. 荧光灯——原理：汞蒸汽电离，跃迁释放紫外线，被荧光层吸收并转化为可见光（且玻璃可吸收紫外线）；特点：效率高，色温合适（高），光谱为断续的；Ⅳ. 节能灯——同上；Ⅴ. 卤素灯——其实质就是白炽灯，温度高；Ⅵ. CCFL——荧光灯的一种，是用作显示器的背光，但是效率低；Ⅶ. LED——原理：二极管载流子发光（即载流子复合发光），属自发辐射；特性：是单色光，纯度高；类型：面发光(SLED) 以及边发光(ELED)；Ⅷ. LD——即Laser Diode 全称：Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation，含义：受激辐射光放大；原理：载流子复合发光，是属于受激辐射；特性：方向性好，色谱纯度性高；LED光谱 LD光谱由上面可总结出：传统光源不适合用于光纤通信，而LED或者LD可以用于光纤通信。
表1-1 传统光源、LED、LD的比较对于传输介质，要求：①透明度高；②无序结构；③具有一定的可塑性。
基础研究、应用基础研究和应用研究
这是科学网上永垂不朽的话题之一。
我偶然找到一个绝佳的例子，可以清楚地说明三者之间的互补关系。
简单说吧，科学家高锟提出光导纤维的理论，这叫基础研究。
康宁公司的三位工程师研制成功第一根高度透明的石英玻璃光纤，这叫应用基础研究。
康宁公司继续研发出各种各样实用的光纤产品，就属于应用研究。
各方的收获是：高锟得了诺贝尔奖，美国康宁公司成了世界上最大的光纤光缆制造商，位列世界企业500强。
1966年,英籍华人高锟想到，电可以通过金属导体传输，那么，光也应该可以在高度透明的玻璃中传输。
他在《光频率介质纤维表面波导》论文中，开创性地提出光导纤维在通讯上应用的基本原理。
他认为，只要能设法降低玻璃纤维的杂质，就有可能使光纤的损耗从每公里1000分贝降低到每公里20分贝，从而有可能用于通信。
光透过玻璃功率损耗一半（相当于3分贝）的长度分别是：普通玻璃为几厘米、高级光学玻璃最多也只有几米，而每千米损耗为20分贝的光纤的长度可达150米。
这就是说，光纤玻璃必须有很高的纯度，几乎没有杂质，其透明度至少要比玻璃高出几百倍，才有可能把光纤用于通信。
20世纪60年代，最好的玻璃纤维的衰减损耗为每公里1000分贝以上。
每公里10分贝损耗，就是输入的信号传送1公里后只剩下了十分之一，20分贝就表示只剩下百分之一，1000分贝就是只剩下非常非常小了，可以说，光的强度就微弱到漆黑一片了，根本不可能用于通信。
在当时，制成损耗低到每千米损耗为20分贝之低的光纤，是难以想像的。
高锟努力寻找“没有杂质的玻璃”，他到过美国、日本和德国，去过很多玻璃工厂和著名的实验室，跟人们探讨无杂质石英玻璃的制法，历尽艰难曲折，遭受过许多人的嘲笑。
当时有很多科学家和发明家断言，他们说世界上根本不存在没有杂质的玻璃，用激光来传递信息根本不可能实现，有的人甚至说他是“疯子”。
但高锟始终坚持自己的理论的正确的，想实现光纤传送信息的信心没有丝毫动摇。
工夫不负苦心人，后来技术的发展，出乎那些反对者的预料，高锟到了“玻璃王国”的康宁，他认识那里的科技人员，高锟说服了他们，他们认真地在试制高纯度的石英玻璃。
光频率介质纤维表面波导
光频率介质纤维表面波导高锟(G.A. Hockham)关键词：光学纤维，波导摘要：折射率高于周围区域的介质纤维是作为在光频段引导传输的可能的介质的一种介电波导形式。
文章中讨论的这种特殊的结构形式是圆的横截面。
用作通信目的的光波导传播模式的选择通常主要考虑损耗特性和信息容量。
文章中讨论了介电损耗，弯曲损耗和辐射损耗并且讨论了与信息容量相关的模式稳定，色散和功率控制，同时也讨论了物理实现方面，也包含 了对对光学和微波波长的实验研究。
主要符号列表：n J = n 阶的第一类贝塞尔函数n K = 2π修正的第二类n 阶的变型贝塞尔函数β = g 2λπ，波导的相位系数n J ' = n J 的一阶导数n K ' = n K 的一阶导数i h = 衰减系数或辐射波数i ε = 相对介电常数0k = 自由空间传播系数a = 光纤半径γ = 纵向传播系数k = 波耳兹曼常数T = 绝对温度，Kc β = 等温可压缩性λ = 波长n = 折射率)(H i υ = 第υ阶Hankel 函数的第i 阶导数υH ' = υH 的导数 υ = 方位角传播系数=21υυj -L = 调制周期下标n 是整数，下标m 是n J = 0的第m 个根。
1. 简介折射率高于周围区域的介质纤维是一种介电波导，它代表了光频段中能量有向传输的一种媒介。
这种结构形式引导电磁波沿着不同折射率区域的特定边界传播，相关电磁场部分在光纤内部分在光纤外。
外部电磁场在垂直于传播方向上是逐渐消失的，以且在无穷远处以近似指数的形式衰减到零。
这种结构经常被称为开放波导，以表面波模式传播。
下面要讨论的是具有圆形截面的特种介质纤维波导。
2．介质纤维波导具有圆形截面的介质纤维能够传输所有的H 0m 模、E 0m 模和HE nm 混合模。
通过解临界状态的麦克斯韦方程组可以得到特征方程如下（临界状态由物质结构确定）：对于HE nm 模}K K 1J J 1{}K K ({112221112222111122221022）（）（）（）（）（）（）（））（u u u u u u u u u u J u J u u u k n n n n n n n n n '+'⨯'+'=+εεβ (1) 对于E 0m 模）（）（）（）202022101011K K J (J u u u u u u '-='εε （2） 对于H 0m 模）（）（）（）（2020210101K K 1J J 1u u u u u u '-=' （3） 辅助方程定义了u1和u2之间的关系，如下a h u i i =，i =1 and 2其中下标1和2分别指纤芯和外围部分。
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光频率介质纤维表面波导高锟(G.A. Hockham)关键词：光学纤维，波导摘要：折射率高于周围区域的介质纤维是作为在光频段引导传输的可能的介质的一种介电波导形式。
文章中讨论的这种特殊的结构形式是圆的横截面。
用作通信目的的光波导传播模式的选择通常主要考虑损耗特性和信息容量。
文章中讨论了介电损耗，弯曲损耗和辐射损耗并且讨论了与信息容量相关的模式稳定，色散和功率控制，同时也讨论了物理实现方面，也包含 了对对光学和微波波长的实验研究。
主要符号列表：n J = n 阶的第一类贝塞尔函数n K = 2π修正的第二类n 阶的变型贝塞尔函数β = g2λπ，波导的相位系数 n J ' = n J 的一阶导数n K ' = n K 的一阶导数i h = 衰减系数或辐射波数i ε = 相对介电常数0k = 自由空间传播系数a = 光纤半径γ = 纵向传播系数k = 波耳兹曼常数T = 绝对温度，Kc β = 等温可压缩性λ = 波长n = 折射率)(H i υ = 第υ阶Hankel 函数的第i 阶导数υH ' = υH 的导数 υ = 方位角传播系数=21υυj -L = 调制周期下标n 是整数，下标m 是n J = 0的第m 个根。
1. 简介折射率高于周围区域的介质纤维是一种介电波导，它代表了光频段中能量有向传输的一种媒介。
这种结构形式引导电磁波沿着不同折射率区域的特定边界传播，相关电磁场部分在光纤内部分在光纤外。
外部电磁场在垂直于传播方向上是逐渐消失的，以且在无穷远处以近似指数的形式衰减到零。
这种结构经常被称为开放波导，以表面波模式传播。
下面要讨论的是具有圆形截面的特种介质纤维波导。
2．介质纤维波导具有圆形截面的介质纤维能够传输所有的H 0m 模、E 0m 模和HE nm 混合模。
通过解临界状态的麦克斯韦方程组可以得到特征方程如下（临界状态由物质结构确定）：对于HE nm 模}K K 1J J 1{}K K ({112221112222111122221022）（）（）（）（）（）（）（））（u u u u u u u u u u J u J u u u k n n n n n n n n n '+'⨯'+'=+εεβ (1) 对于E 0m 模）（）（）（）2020********K K J (J u u u u u u '-='εε （2） 对于H 0m 模）（）（）（）（2020210101K K 1J J 1u u u u u u '-=' （3） 辅助方程定义了u1和u2之间的关系，如下）（）（21202221εε-=+a k u u120221εγk h +=220222-εγk h +=a h u i i =，i =1 and 2其中下标1和2分别指纤芯和外围部分。
除了最低阶HE11混合模外，所有模都存在截止频率。
HE11模可认为存在两个正交偏振模，且随着结构尺寸的减小，光纤外部传输的能量百分比会相应增大。
因此，当在HE11模中实现波导时，有可能通过充分减小光纤直径来实现单模传输，在这种条件下，相当大一部分能量在光纤外部传播。
如果外部介质比内部的电介质媒介损耗更低就会减少波导的衰减。
正因为有这些特性，HE11模式引起了特别的关注。
传输HE11模介质纤维可用于光频段，其物理和电磁方面的特性会在下面详细说明，继而得到用于长距离通信波导的可行性和预期性能的相关结论。
3．材料方面介质纤维波导的损耗主要由构成光纤和周围介质的材料的损耗确定的，而光纤内外传输能量的比例和两种介质的相对损耗决定了其对全部损耗的相对贡献。
总之，人们希望在两种介质中都有较低的损耗，以便得到令人满意的低衰减的光波导。
3.1 物质损耗特性电介质中大部分的损耗都是由吸收和散射现象导致的，包含的特殊机制因每种材料而不同且取决于传播波长。
我们证实了波长在0.1~100um之间的物质损耗特性，该波长范围内介质纤维波导的物理尺寸和信息容量都易于得到。
3.1.1 散射：产生散射的原因有以下几点（a）材料结构无序性（b）结构缺陷（c）微粒杂质（d）无规则波动。
对于晶体材料，前两个原因占主要部分。
多晶材料和部分非晶态部分晶态的材料结构无序，这导致了很高的散射损耗。
单晶材料是有序的但可能会有结构缺陷；如果缺陷不明显且与波长相比体积很小的话，散射损耗可能不会很大。
然而，通常很难得到较长尺寸的这种材料。
对于非晶态材料，比如有机聚合物和无机玻璃，（c）和（d）因素就更主要了。
有机聚合物经常含有直径远远大于1um的化学微尘，这是由制造环境的无法控制导致的。
这种不好的性质可通过无尘环境和制备过程中再蒸馏单体和催化剂来消除。
对于无机玻璃来说，相关温度足够高可以使得大部分杂质颗粒发生化学分解，导致这些微粒成为杂质中心。
玻璃态是液体过冷的结果，从而使玻璃态固体保持着液态的部分基本性质，因此会出现材料密度的局部波动，由此引起的散射可表述如【2】：c kT n βλ243)1(1036-⨯ dB/m对于虚拟温度为1000 的无机玻璃，散射损耗大约为1dB/km 。
虚拟温度是玻璃粘度增大到玻璃可看作固态时的温度值。
对玻璃态材料来说晶粒形成是一种结构缺陷，玻璃态材料中的晶粒大小可通过冷却速率控制。
光纤的冷却速率很大，这就使得晶粒既少又小。
快速冷却玻璃的结晶引起的散射遵循瑞利散射定律，即损耗正比与 。
据估计波长1um 处损耗大约是每公里几个分贝。
3.1.2 吸收：由于分子的紧密堆积，固体中通常有很宽的吸收带，它们是由分子和电子系统的自然振动频率产生的。
在这些频率附近，外部电磁场的能量耦合到分子和电子系统的振动中。
在波长1-100μm 范围内，许多纵向和旋转分子的共振几乎存在于所有的物质中，尤其是长链聚合物。
较强的吸收遍布大部分范围。
在0.1—0.3μm 范围内存在电子共振吸收带宽，中间区域（例如0.3-1μm ）共振吸收现象相对缺乏，说明了材料在这个区域的损耗较低。
在无机玻璃中，吸收是由杂质离子的存在而产生的。
我们知道在高质量的光学玻璃中，在1-3μm 的波长范围内吸收损耗主要是由 和 引起的。
在波长为1μm 处有一个吸收带，而 的吸收带以0.4μm 为中心。
在某些玻璃系统中，据估计在吸收带中心处，每一百万的 引起的吸收会导致吸收系数不到20dB/km 。
3.1.3 低损耗材料现状目前所知的在我们所能探测的频率范围内，低损耗材料主要位于光谱的可见光部分。
原因是在这一频率范围内我们对于透明材料有着较高的需求。
我们所知的在可见光谱部分中最好的透明材料是高质量光学玻璃，熔融石英，聚甲基丙烯酸酯，聚炳乙烯。
报道的玻璃最好的吸收系数是每厘米0.05%，这与在1μm 波长处Tanσ=10-8相符合，产生了每公里200dB 的大损耗。
对聚甲基丙烯酸酯所公布的数据表明最好的吸收系数是每厘米0.2%，这与0.7μm 波长处的相符合，产生了每公里600dB 的大损耗。
这是具有高粒子散射损耗的商用材料。
典型的吸收波长曲线如下图1，2和3所示，分别展示了玻璃，石英，聚甲基丙烯酸酯样品的测量结果，该实验是为了获得低吸收损耗玻璃。
目前，由于激光玻璃设备的加入，结果正在额外的改善。
可以预见，随着铁质杂志浓度可能会降低到百万分之一，在大约0.6μm 处损耗为每公里20dB 的的玻璃将会诞生。
4.电磁方面通信中所用的光纤波导传输模式的选择要考虑到损耗特性和信息容量。
4.1 介质损耗光纤介质波导把自由空间作为它的无损耗的外部媒介，这对于选择半径，介质常数，传播模式都是有利的。
这样从自由空间到介质光纤的能量比例就大了。
通过检查这个系统具有代表性的eqn.1，我们发现当一个特殊频率接近截止频率的时候，外部媒介的径向衰减系数就会下降，相应的外部区域的能量比例就增加了。
，和模式的特点在图4和图5中都有所体现，并将有效损耗以分贝形式在图6和图7中显示。
这种在损耗特点方面的进展已经在微波频率有所探究。
已经被应用了。
在微波区域内，波导的半径仅仅几毫米。
远远小于工作波长的支持结构也许被设计用于最小的反射和辐射损耗。
当辐射不明显而允许波导忽略弯曲的时候，径向衰减系数经常被设计以得到最低的有效衰减系数。
这个方面我们将以后再讨论。
在可见波长区，以自由空间作为它的外部媒介的介质波导的传输时十分困难的。
在探索使损耗减小的有利条件时，处于亚微米等级的物理尺寸成为了一个严重的障碍。
低损耗传输的半径比波长要小的多，一般为波长的十分之一。
这将会导致波导不可见，甚至得需要借助光学仪器。
比波长尺寸小的支持将不存在了。
甚至这个尺寸会使得在功率控制和机械强度方面出现问题。
因此，对于光纤频率，阶梯型的结构是必须的。
在这样的结构中，介质光纤被具有同心层的低介电常数的第二层介质所包裹。
由于阶梯厚度制作的和许多波长是相等的，差不多是100微米，所以在外部边界区域的场可以是任意小。
这样的话，波导就能很容易地被传输。
对于一个阶梯状的光纤，传播模式的选择则以信息为基础。
4.2 弯曲损耗当一个表面波导沿着弯曲路径传播时，那有导向性的能量就会产生辐射。
对光纤介质波导来说，这种系统的偏微分方程式彼此是不独立的，所以对这个结果的精确分析是十分困难的。
我们已经解决了曲率半径为常数的弯曲无限带的辐射问题。
描述系统的特征方程如下所示：此处A=内径B=外径A 是具有对称性的介质中心的半径，当 时，这种说法十分正确，在这里t 是薄膜厚度。
这个问题在先前已经差不多得到解决。
结果显示，作为弯曲半径函数的辐射损耗是一个变化非常快的函数。
这个结果是从参考5中引用过来的，并如下表1中所示：能量从带的表面会延展很长一段距离。
能量是松散耦合或束缚在波导中。
在这个条件下，一个较小幅度的弯曲将会引起很大的辐射损耗。
也就是说临界半径将会很大。
对于能量比例从里到外都相等的情况下，光纤介质波导的衰减系数要比无线带这种情况的衰减系数大得多。
据说光纤的弯曲损耗很可能比等效的薄膜的弯曲损耗要小得多。
能量比例在100:1的关键曲率半径大约在1000 附近。
在可见光波长区，这是一个变化极快的物理带。
4.3由辐射引起的其他损耗介质波导的物理不连续性通过辐射引起了导向性能量损耗。
对于具有对称性的模式和混合模式，对于光波导的阶梯型物理不连续性已经得到解决。
这种不连续性表现为结构表面电抗的变化。
一种Wiener-Hopf 方法被采用，其结果可总结如下：辐射发生在一定范围的角度内，并且在某些特定的值处会出现峰值。
对于相同比例的电抗，包裹得越好，对应峰值辐射的角度越大。
辐射差不多完全被限制在前进方向上。
对于十次电抗变化，辐射的能量大约占7%，对于3次电抗转变，辐射能量大约占1%。