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onevol    原创 2018-09-26 0 光纤 通信 手机数码

9月23日消息,诺贝尔物理学奖得主、“光纤之父”高锟逝世,享年84岁。

香港中文大学官网

出生于上海书香门第的高锟,从小就表现出了对无线电的兴趣。中学时期,考上香港大学,选修电机工程专业,后来又远赴英国格林威治大学就读。在国际电话电报公司任职期间,发表了一篇《光频率介质纤维表面波导》的论文,提出光纤传播的损耗主要是由于材料所含的杂质引起,并非玻璃介质本身,也就是把损耗降低到20dB/公里,这样的光纤就能用来通信。

光导传播现象

然而,像所有曾经改变过世界却默默无闻的科学家们一样,这个理论在当时并没有获得认可,甚至还有媒体评价“痴人说梦”。毕竟在1966年,当时主流想法是光纤只能用在短距离的照明上,拿来做远距离通讯的话,简直是天方夜谭。


但是他没有放弃,只身跑遍了世界各地的大型玻璃生产企业,说服他们开展相关的研究。终于在高锟的不懈坚持下,业界终于开始消除光纤通信的疑虑,终于在四年后,美国康宁公司真就造出来了20dB/公里的光纤(没错,就是造大猩猩玻璃的康宁)。从此,光纤才真正开始应用于光纤通信。


直到2009年,76岁高龄的高锟荣获当年的诺贝尔物理学奖,用来纪念他在光学通讯上所作的贡献。

光导棒玩具

说起光纤来,在我记忆中最早接触光纤是在幼儿园的时候,不出意外的话,应该是某一年的正月十五,因为过完年街上卖各种各样的花灯,我看中了一个当时看着像闪光扫把一样的东西,五颜六色的,每一根都在发光,当时就觉得很神奇,鹅妹子嘤。直到我爸给我看到打开后的样子,塑料管本身不发光,发光的是里面的白灯,细细地给我讲这是因为光会透过透明塑料管,管是红色就发红光,蓝色就是蓝光。知晓真相后的我,幼小心灵受到了极大的冲击,都是赖鹅,后来学了初中物理才知道这叫光导纤维。


跟坎坷不平的高锟光纤之路相比,国内光纤的诞生更是举步维艰。这时就不得不说一下,“中国光纤之父”赵梓森。

拉制光纤(右二 赵梓森)

作为当时国家科研项目“激光大气传输通信”的技术负责人,在一次取得成功之后,他意识到激光传输并不理想,因为遇到阴雨天气就无法正常工作了。当时是在1973年,听说玻璃丝(光纤)能够通信后,赵梓森就去看了看高锟的论文《光频介质波导》,认为光纤通信有巨大的发展潜力。


但在70年代特殊时期,想要将一个当时听起来是笑话的想法,提到国家科研项目上,其困难程度不用多说你们也能感受到。在拜访到访美归来的钱伟长教授后,得知美国光纤通信已取得突破性进展,深深地感受到事不宜迟。

高锟与赵梓森

在赵梓森不遗余力地呼吁下,国务院科技办公室终于同意将光纤项目列为国家项目。在获得支持后,另一个问题又来了,经费。起步阶段,没有太多的钱,只有几个人的团队和一间紧挨的清洗间。就这样开启了中国的“光纤之旅”。

赵梓森(左二)与同事讨论石英玻璃熔炼

按照赵梓森提出的方案,光纤通信的三个基本要素:光纤、激光器和通信机,在当时落后的工艺条件下,一个都没有。技术封锁下,也搞不来洋货,怎么办?


“土法炮制”,用最常见的设备(电炉、酒精灯等)、最简单的工艺(烧烤)和最基础的原料(四氯化硅、氧气),经过1年多时间熔炼出高纯度的石英玻璃。又用旧车床制造出一台光纤拉丝机,终于在1977年3月成功拉制出了我国第一根光纤(长度17米,损耗300dB/km)。在后两年的不断改进下,也拉制出达到实践要求的光纤。

你可能也拉制过光纤,不过损耗率可能有点高。

最后解决激光器和通信机的需求之后,终于在1982年12月31日,架成了中国第一个实用化的光纤通信“八二工程”。不过,这对于现在光纤入户的条件来说,还有一个核心问题,产能。光靠我们的设备和技术是能造出合格的光纤,但是考虑到国土面积和工业基础问题,还是引进了外来技术和设备,才完成了今天光纤制造世界第一的成绩。

偏远地区常见的标语

不过,虽然有如此成绩,但与国际相比,我们还有很长的路要走。2016年光博会期间,赵梓森就表示“中国当前面临光纤生产能力过剩的挑战。但高档光器件还是不足,仍然需要进口”。

还记得“多图杀猫”吗,每上一次网,就有一只“猫”被杀害。

除了要提高光通信产业的核心技术外,对于光纤入户的受用者来说,最值得关注的是ADSL拨号时代留下来的缺陷,什么时候解决上下行带宽不对称的问题。