邮发代码:82-418   刊号:ISSN1671-4350   定价:10.00

[中国科技教育史话]高锟

王渝生

2018-10/总第271期

阅读数1

201810wg-5.jpg

光焰见文章 曾纺冰丝维万国 仁者流水高山

纤流成海渎 更兴膏雨润群生 智者铿锵锟铻


今天,我们能想象没有光纤的日子吗?没有光纤就没有高速传输的互联网,没有高清晰数字电视,没有即发即收的电子邮件,没有免费的QQ、MSN等聊天工具,没有遍布城乡的固定电话和移动通信。高锟,一个伟大的华人科学家,正是他对光纤通讯的发明改变了我们这个世界!他也因此荣获2009年诺贝尔物理学奖。1个月前,84岁的高锟在香港与世长辞。

高锟(1933.11.4—2018.9.23),出生于上海金山。他的祖父高吹万是一位晚清的诗人,与柳亚子交往深厚。高吹万自号“闲闲山庄”庄主,并自撰门联一幅:“苟全性命于乱世,别有天地在人间。”高锟的父亲高君湘是一位留美法律博士,母亲金静芳秀外慧中,数学极好。

201810wg-3.jpg

高锟年幼时接受旧式的私塾教育,直至10岁时进入一所西式学校学习。那是一所旅法留学生创办的学校,学校透出的自由民主科学气息深深影响到了童年时的高锟。

高锟从小就对科学充满了兴趣,小学6年级时便开始做化学实验,他与好伙伴一起成功地通过电解水制备了氢气与氧气。除了化学实验,高锟对无线电也颇有兴趣,他和同学因此又走进了无线电的新天地。而无线电的科技实践也在高锟心里埋下了电机工程的种子。

1948年,15岁的高锟随全家迁居香港,就读于圣若瑟书院。中学毕业后,高锟以全港前十的成绩考入香港大学,并选修电机工程专业。后来高锟又远渡重洋来到英国就读伍尔维奇理工学院,现在这个学院已改名为格林威治大学。1957年,高锟大学毕业。1965年,高锟在伦敦大学下属的伦敦大学学院获得电机工程博士学位。

从1957年大学毕业进入国际电话电报公司(ITT),高锟即从事光导纤维在通讯领域运用的研究。1964年,他提出在电话网络中以光代替电流,以玻璃纤维代替导线。1965年,高锟与霍克汉姆共同得出结论,玻璃光衰减的基本限制在20 分贝/千米以下(分贝/千米,是一种测量距离上信号衰减的方法),这是光通信的关键阈值。然而,在测定时,光纤通常表现出高达1 000分贝/千米甚至更多的光损耗。这一结论开启了寻找低损耗材料和合适纤维以达到这一标准的里程。

1966年,33岁的高锟发表了一篇题为《光频率介质纤维表面波导》的里程碑似的论文,开创性地提出光导纤维在通信上应用的基本原理,描述了长程及高信息量光通信所需绝缘性纤维的结构和材料特性。简单地说,只要解决好玻璃纯度和成分等问题,就能够利用玻璃制作光学纤维,从而高效传输信息。这一设想提出之后,有人称之为匪夷所思,也有人对此大加褒扬。但在争论中,高锟的设想逐步变成现实:利用石英玻璃制成的光纤应用越来越广泛,全世界掀起了一场光纤通信的革命。根据高锟发表的论文,美国康宁公司在1970年制造出了符合理论的低损耗试验性光纤。1971年,世界上第1条1千米长的光纤问世;第1个光纤通讯系统也在1981年启用。

在20世纪70年代中期,高锟对玻璃纤维疲劳强度进行了开创性的研究。在被任命为国际电话电报公司首位执行科学家时,高锟启动了“Terabit技术”(兆兆位技术)计划,以解决信号处理的高频限制,因此高锟也被称为“Terabit技术理念之父”。

201810wg-4.jpg

高锟还开发了实现光纤通讯所需的辅助性子系统。他在单模纤维的构造、纤维的强度和耐久性、纤维连接器和耦合器,以及扩散均衡特性等多个领域都作了大量的研究,而这些研究成果都是使信号在无放大的条件下,以每秒亿兆位元传送至距离以万米为单位的成功关键。

高锟具有英国、美国国籍并持有香港居民身份。他于1970年加入香港中文大学,筹办电子学系,并担任系主任;1987—1996年任香港中文大学第3任校长,为香港中文大学罗致了大批人才,使中大的学术结构和知识结构更加合理。其间香港中文大学实施灵活的学分制,全面检讨本科课程,成立工程、教育两学院,致力改善教学质量;创设多个研究所,促进跨学科研究;提升校园主干网络,连接世界各地系统;与国际学术重镇保持密切联系,加强与本地工商界合作和与中国内地科技教育的交流合作。高锟于1990年获选为美国国家工程院院士;1996年获选为中国科学院外籍院士;1997年获选为英国皇家学会院士。

2009年,76岁的高锟因“开创性的研究与发展光纤通讯系统中低损耗光纤”而获得诺贝尔奖。在此前,诺贝尔奖偏重于基础研究领域的成果,高锟是首位以应用物理研究获诺贝尔物理学奖的。

这是一份迟来的荣誉,这个荣耀迟到了43年。高锟在科学上的贡献已经远远超越了时代的局限,让世界能够更快进入到信息爆发的时代。

可惜早在2003年,古稀之年的高锟被确诊患上阿尔茨海默病(也就是俗称的老年痴呆症)。

在2009年诺贝尔颁奖典礼上,高锟获特别安排,免除走到台中领奖、鞠躬3次的礼仪,瑞典国王卡尔十六世古斯塔夫破例走到他面前颁奖。高锟说了“谢谢”,这是他接到奖章与证书后说的唯一的一句话。

201810wg-2.jpg

最后,让我们回顾中国光纤发展走过的几十年华光流年。

1966年,高锟发表了《光频率的介质纤维表面波导》,并制造出世界上第1根可用于通信的光导纤维后不久,1973年,中国开始启动光纤通信研究;1979年,赵梓森教授拉制出中国自主研发的第1根实用光纤;1980年,多模光纤通信系统开启商用化;1982年,中国邮电部光纤通信重点科研工程“八二工程”开通;1990年,单模光纤通信系统进入商用化阶段,数字同步体系(SDH)的技术标准开始制订;1997年,采用波分复用技术(WDM)的20G bps和40G bps的光纤产品试验取得重大突破;1999年,中国生产的8×2.5G bps WDM系统首次在青岛至大连开通;2005年,3.2T bps超大容量光纤通信系统在上海至杭州开通;2012年,中国的光纤产能已达到1.2亿芯公里。

目前,我国已成为全球最大的光通讯市场,不论从产业规模还是从市场空间来说都相当引人注目,至2018年,中国光纤光缆市场收入或可达1 650亿。

以下平台可使用同一账号密码登录,点击开始同步密码

确认