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。因此,每3米就衰减过半的缺陷让光线内反射只能应用于医用内窥镜。
高锟理论的出发点是想改善传统的通讯系统,使它传输的信息量更多、速度更快。用玻璃代替铜线是利用玻璃清澈、透明的性质,作为介质承载光来传送信号。对这个设想,大部分人第一时间都觉得匪
夷所思,甚至有人认为他神经有问题。可想而知,如果高锟此时放弃,那么就不会有后来的光通信了。
高锟先是进行了严谨的理论研究,在此基础上充分论证了光导纤维的可行性,因此他坚信这个构想。高锟曾说过,所有的科学家都应该固执,都要觉得自己是对的,否则不会成功。
为了寻那种“没有杂质的玻璃”,他费尽周折。他跑过许多玻璃工厂,到过美国的贝尔实验室、日本、德国,满世界人讨论玻璃的制法。后来,他发明了石英玻璃,制造出世界上第一根光导纤维,震动了科学界。
高锟的发明使信息高速公路得以成真,他由此获得了巨大的世界性声誉。美国耶鲁大学校长说:“你的发明改变了世界通讯模式,为信息高速公路奠下基石。把光与玻璃结合后,影像传送、电话和电脑有了极大的发展。”因为专利权属于雇用他的英国公司,高锟并没有从中得到很多的财富,但是他说:“我的发明确有成就,是我的运气,我应该心满意足了”。
70 | 创新世界周刊 | 2019.1
从小“爱动手”
高锟生于上海,幼时接受的是旧式私塾教育。他的祖父是号称“江南三名士”的晚清诗人高吹万,与柳亚子交情匪浅。高锟直到10岁才进入西式学校学习,接受到自由民主科学的气息。
高锟幼年开始就对科学充满了兴趣,六年级和伙伴一起做化学实验,成功地通过电解水制备了氢气和氧气。他甚至还在参考书的基础上,和同学一起自制泥球,把红磷和氯酸钾混合起来,填进湿润的泥土里,再把这样的泥球晾干,稍加摩擦就会燃烧爆炸。直到他的堂哥一次观摩实验时,被意外溅出的酸性液体烧伤了手,才被父母发现,由此结束了他肆无忌惮的化学实验。
高锟天性就是爱动手,于是不肯就此罢休,转而对无线电发生了极大的兴趣。他最终制作出一个简单的收音机。当他从耳机里收到电台广播时,他的兴奋真是难于言表。后来他还成功组装过有五六个电子管的收音机。他在自述里说:“那感
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