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高锟与光纤:跨越时间与空间的梦想

—— 高锟与光纤:圆满一个跨越时代的梦想
作者:时间:2018-09-28来源:OFweek光通讯网收藏
编者按:回溯整个近代通信史,有一个名字如何也绕不过去,他的发明开启了高速光纤通信的新纪元,为人类带来了互联网、信息化的世界,他就是光纤之父—高锟。

  今天,即使相隔数千万里,借助高速网络,也可以在顷刻间进行视频通话。通过互联网,影音画面触手可及,这是一个前所未有的时代,通信技术重新塑造了世界的面貌。回溯整个近代通信史,有一个名字如何也绕不过去,他的发明开启了高速通信的新纪元,为人类带来了互联网、信息化的世界,他就是光纤之父—高锟。今年9月23日,高锟与世长辞,享年84岁,回顾他的一生,与整个通信产业渊源颇深。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201809/392436.htm

  2009年10月6日,瑞典皇家科学院在斯德哥尔摩宣布,将2009年诺贝尔物理学奖授予英国华裔科学家高锟,颁奖辞中明确他因“有关光在纤维中的传输以用于光学通信方面”取得了突破性成就而获奖。美国前总统奥巴马曾评价高锟,表示他的研究完全改变了世界,促进了世界经济的发展,他为高锟感到骄傲,世界欠高锟一个极大人情。

  质疑之声四起 初心不容更改

  早在1841年,Daniel Colladon和Jacques Babinet两位科学家做了一个看似简单,却很神奇的实验。他们在装满水的木桶上钻了一个小孔,然后,在木桶上方用灯光把水照亮。最后,人们惊奇地发现,发光的水从水桶的小孔里流了出来,水流弯曲,光线也随着弯曲,水流成功“俘获”了光线。小小的实验看似简单,却揭示了光纤应用上最根本的全反射原理。

  1959年,激光被发明出来,其光束高度集聚性的特点带给人们无数畅想,以光作为传输媒介的信息容量比传统微波系统高出十万倍。于是,一大批科研人员开始了对光通信的研究,其中,高锟是最为着迷的一个。他坚信光通信有着巨大的潜力,坚持寻找一种拥有极高透明度的传输介质,因为他认为透明材质中的杂质是造成传输衰减率过大的主要原因,解决了激光传输中衰减的难题,远距离传输就不再是问题。


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  在7年后的1966年,高锟发表了一篇名为《为光波传递设置的介电纤维表面波导管》的论文,他终于找到了自己的答案。也正是这篇具有划时代意义的论文,他于43年后收获了诺贝尔物理学奖。高锟在论文中提出利用石英玻璃进行传输的最初构想,论文中提到“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”,这种玻璃材料能用来实现远距离信号传输。


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  今天,高锟当初提出的构想早已成为了现实,光纤光缆也已布满全球各地。可在当时,向高锟迎面而来的却是无数质疑的声音,甚至有人毫不客气地说他是“痴人说梦”。幸好,高锟是“冥顽不化”的,他不断前往全球各地游说玻璃制造商们研制新型“纯净玻璃”。由于超纯净玻璃纤维的研发成本过高,市场前景难测,当时的企业大多不愿在这方面作太多投入。

  艰难游说过后 终开启一个时代

  终于,在高锟不懈的游说下,美国康宁公司开始依据高锟发表的论文进行光导纤维的研发。作为美国的著名玻璃生产厂商,也是如今智能手机屏幕玻璃最知名的生产商,康宁公司于1970年制造出世界上第一条符合高锟理论的低损耗试验性光纤,由此,光纤通信的时代终于到来。

  随后,光纤迅速成为了一个大热门,工业界投入大量人力和财力,科学家、工程师们全力以赴。几乎在同一时间,使用砷化镓(GaAs)作为泵浦材料的半导体激光器被贝尔实验室发明出来,并凭借体积小的优势在光纤通信系统中得以大量运用,光纤通信迎来了一段黄金发展期。

  康宁公司生产的光纤采用等离子体激活化学汽相沉积(简称PCVD)工艺制造光纤芯层,同时,采用管外汽相沉积(简称OVD)工艺制造的合成石英管来形成光纤包层。管外汽相沉积法是美国康宁公司于1970年研制的一种简捷生产工艺,OVD工艺的化学反应机理为火焰水解,即所需的芯玻璃组成是通过氢氧焰或甲烷焰中携带的气态卤化物(SiCl4等)产生的“粉末”一层一层沉积而获得的。结合这两种工艺的优点,康宁光纤具有折射率分布控制精准、几何特性优越和衰减低等优点。

  “高锟星”依旧闪耀

  除了在科研方面的杰出贡献外,高锟在教书育人方面同样成绩斐然。他于1970年加入香港中文大学,后筹办电子学系,并担任系主任;1987年至1996年的十年间,担任香港中文大学第三任校长,期间,中大在高锟的主导下成立了工程学院、教育学院及多间研究所,为中大成为世界级研究型综合大学奠定了坚实基础。

  1996年,中国科学院紫金山天文台将国际编号“3463”的小行星命名为“高锟星”。如今,在仰望星空的时候,不能忘记有一位老人曾倾注毕生心血在通信领域,用一束束光纤将整个世界连接在一起。

  如今,铺设在地下和海底的玻璃光纤已超过10亿公里,足以绕地球2.5万圈,并仍在以每小时数千公里的速度增长。而在上方遥远的星空里,“高锟星”依旧闪耀着光芒,像高锟生前的笑容一般真切璀璨。



关键词: 光纤

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