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高锟让人类通讯技术实现飞跃的光纤之父

时间:2019-05-09 14:25来源:科技
如今这样的标语在我国大街小巷都能够看到,光纤通信革命的迅猛连偷盗行业都与之脱节。 仿佛一夜间,大至国家机要通讯小至入户网络线缆,都摒弃了金属材质的电线,换上了所谓的

  如今这样的标语在我国大街小巷都能够看到,光纤通信革命的迅猛连偷盗行业都与之脱节。

  仿佛一夜间,大至国家机要通讯小至入户网络线缆,都摒弃了金属材质的“电线”,换上了所谓的“光纤”。

  2006年的台湾地震,造成大量的海底光缆受损,导致全球互联网访问出现故障,一个月后才恢复。

  早在十九世纪中叶,有两位科学家就发现了光的全内反射现象,他们将带孔的水桶注满水,把光打在水桶内,发现光线竟然沿着弯曲的水流平滑地流出来。

  全内反射,又称全反射,当光线从较高折射率的介质进入到较低折射率的介质时,如果入射角大于某一临界角时,不发生折射,所有的入射光线将被反射。

  十九世纪末,伟大的发明家贝尔发明了极具前瞻性的“光话机”,用能感受震动的薄镜将聚集后的阳光反射出去,薄镜受到声音的影响发生震动,改变光线的强度,再将加载了声音信息的光线还原成声音。

  但这一发明因为以空气作为光线传播介质,因为衰减率过大,光线传播了一段距离后强度变得很弱,加载在其中的声信号也会变得失真,并没有成为一个实用的发明。

  此后的近百年里,虽然出现了多种传播介质,让光线可以更加任性地转弯,但每三米就衰减过半的性能也仅仅用于医用内窥镜。

  就连透明的材料都会产生如此大的损耗,许多工程师都坚信长距离光通信是天方夜谭。

  高锟,一个在英国的毕业留学生,一篇逆反的论文《光频率的介质纤维表面波导》,正如他童年斑驳的出格事迹一般,但这次却如石沉大海。

  高锟生于上海,受祖父高吹万(晚清诗人)的影响,幼时接受塾师式的教育,直自十岁时进入一所西式实验学校学习。

  那是一所由回国的法国留学生创办的实验学校,开放自主的教育让高锟童年深受启发。

  高锟六年级时便开始做化学实验,他与好伙伴周同学一起成功地通过电解水,制备了氢气与氧气,打开了化学世界的大门。

  他将红磷和氯酸钾塞进湿润的泥土里,待其干燥后,撞向硬物,受到冲击便会爆炸。

  “这个实验十分成功,我们用泥球掷向猫狗,把它们吓个半死,我们则乐透了。”

  偷摸做的化学实验因为一次意外败露了,“当时我们手里的氰化物(1g能毒死六七人),足以毒害全城的人”。

  被迫放弃化学实验后,高锟依然没能静下心来,转眼,他和周同学又开垦了无线电的新田地。

  当我们最终由耳筒里收听到电台广播,那感觉奇妙极了。在什么也没有的空气里,竟然可以蕴藏音乐,简直是魔术。

  中学时期,高家人为了躲避内战,也为了谋求生计,辗转至香港,聪慧的高锟很快便适应了除粤语之外的一切。

  而高锟因为少时对无线电的兴趣选择修读电机工程,可是当时的香港大学的还未筹备好此专业。

  初到英国,高锟就按捺不住又开始做起自己的实验,他怂恿房东的儿子将地下室改装成相片冲印室。

  自己将相机镜头改装成放大机,冲印起照片来,“我简陋的冲印间见证了我真正独立的第一步,我不但解决了财政难题,还让我刚露苗头的工程学技术派上用场。 ”

  在英国的学习生涯让高锟与工程界有了颇多的接触,他意识到到学校里的知识与实践的巨大差异,也迫不及待地想大展一番拳脚,找到自己的岗位。

  终于,在毕业之际,高锟进入了国际电话电报公司,时值通讯行业的瓶颈时期,通讯设备面临着大革命。

  高锟工作的头两三年专注于高频波导管的研究工作。高频波具有更高的信息容量,但其特性导致在空气传播过程中损耗过大,需要采用波导管这种特殊的空心线年,激光的横空出世让通讯界看到了希望,但在经过一些试验后,其特性并不足以作为远距离传输的载体。

  高锟结合实验室早先研究的波导管技术,有了“激光导管”的设想,并不断寻找合适的线缆材料。

  他打算另辟蹊径,采用透明材料作为激光传输的介质,但此前的研究和文献中,都已证明透明材料衰减率过大,甚至不如空气。

  透明材质中的杂质才是造成衰减率过大的主要原因,推翻了工程界一口咬定光通信是天方夜谭的定论。

  但是1966年他发表在电机工程师学会学报上的论文,不仅被排版在了不显眼的位置,而且最终也没能引起什么反响。

  高锟也明白,理论中衰减率低于20 dB/km的光导纤维当时根本没有人能生产,就算是自己的研究毫无偏差,终究也只是一纸空谈。

  于是高锟又拾起童年的化学,做起了半个玻璃工艺专家,与企业的研发部门一起探讨研究可行的高纯度玻璃制造工艺。

  1970年,终于制造出了符合理论的低损耗试验性光纤,翻开了光通讯时代的第一个篇章。

  1976年,美国亚特兰大开通了世界第一条光纤通信系统试验线年,光纤传输损耗降低至0.2dB/km。

  任职期间高锟因为好脾气时常遭到学生的奚落,甚至在学生报上发表“八年校长一事无成”这样诋毁的文章。

  梁文道在《我的老校长高锟》一文中写到:毕业之后,我才从当年干过学生会和学生报的老同学那里得知,原来高锟每年都会亲笔写信给他们,感谢他们的工作。

  2009年,诺贝尔物理学奖获奖名单揭晓,高锟与另外两位科学家共享科学界的最高奖项。

  时隔近半个世纪,高先生终于获得了应得的荣誉,但人们谈起“光纤之父”,高锟却似完全不知情。

  智力将会逐渐退化,变得像孩子一样单纯,渐渐地他记不起自己了不起的贡献,甚至记不起光纤,只有纯真的笑容还永驻他的脸庞。

  在那之后,“光纤之父”在爱妻的陪伴下通过学习绘画恢复智力,经历了一个月的学习才握得画笔。

  “香港首富、全球首富,对我来说完全没有意义,我无后悔、也无怨言,因为如果事事以金钱为重,一定不会有今日光纤的成果。”

  这是老先生被问及为什么不给光纤申请专利时的回答。一个纯粹的人用一颗纯粹的心,带给世界如此高速便捷的信息生活。

  2018年的9月23日,牵动世界的“光纤之父”高锟离开了人世,这一消息通过他的成果迅速传播到世界的每一个角落,我想这对他来说或许是一个喜讯。

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