高錕與光纖：跨越時(shí)間與空間的夢(mèng)想

　　今天，即使相隔數(shù)千萬(wàn)里，借助高速光纖網(wǎng)絡(luò)，也可以在頃刻間進(jìn)行視頻通話。通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)，影音畫(huà)面觸手可及，這是一個(gè)前所未有的時(shí)代，光纖通信技術(shù)重新塑造了世界的面貌。回溯整個(gè)近代通信史，有一個(gè)名字如何也繞不過(guò)去，他的發(fā)明開(kāi)啟了高速光纖通信的新紀(jì)元，為人類帶來(lái)了互聯(lián)網(wǎng)、信息化的世界，他就是光纖之父—高錕。今年9月23日，高錕與世長(zhǎng)辭，享年84歲，回顧他的一生，與整個(gè)通信產(chǎn)業(yè)淵源頗深。

　　2009年10月6日，瑞典皇家科學(xué)院在斯德哥爾摩宣布，將2009年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)授予英國(guó)華裔科學(xué)家高錕，頒獎(jiǎng)辭中明確他因“有關(guān)光在纖維中的傳輸以用于光學(xué)通信方面”取得了突破性成就而獲獎(jiǎng)。美國(guó)前總統(tǒng)奧巴馬曾評(píng)價(jià)高錕，表示他的研究完全改變了世界，促進(jìn)了世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，他為高錕感到驕傲，世界欠高錕一個(gè)極大人情。

　　質(zhì)疑之聲四起 初心不容更改

　　早在1841年，Daniel Colladon和Jacques Babinet兩位科學(xué)家做了一個(gè)看似簡(jiǎn)單，卻很神奇的實(shí)驗(yàn)。他們?cè)谘b滿水的木桶上鉆了一個(gè)小孔，然后，在木桶上方用燈光把水照亮。最后，人們驚奇地發(fā)現(xiàn)，發(fā)光的水從水桶的小孔里流了出來(lái)，水流彎曲，光線也隨著彎曲，水流成功“俘獲”了光線。小小的實(shí)驗(yàn)看似簡(jiǎn)單，卻揭示了光纖應(yīng)用上最根本的全反射原理。

　　1959年，激光被發(fā)明出來(lái)，其光束高度集聚性的特點(diǎn)帶給人們無(wú)數(shù)暢想，以光作為傳輸媒介的信息容量比傳統(tǒng)微波系統(tǒng)高出十萬(wàn)倍。于是，一大批科研人員開(kāi)始了對(duì)光通信的研究，其中，高錕是最為著迷的一個(gè)。他堅(jiān)信光通信有著巨大的潛力，堅(jiān)持尋找一種擁有極高透明度的傳輸介質(zhì)，因?yàn)樗J(rèn)為透明材質(zhì)中的雜質(zhì)是造成傳輸衰減率過(guò)大的主要原因，解決了激光傳輸中衰減的難題，遠(yuǎn)距離傳輸就不再是問(wèn)題。

　　在7年后的1966年，高錕發(fā)表了一篇名為《為光波傳遞設(shè)置的介電纖維表面波導(dǎo)管》的論文，他終于找到了自己的答案。也正是這篇具有劃時(shí)代意義的論文，他于43年后收獲了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。高錕在論文中提出利用石英玻璃進(jìn)行傳輸?shù)淖畛鯓?gòu)想，論文中提到“只要把鐵雜質(zhì)的濃度降到百萬(wàn)分之一，就可以制造出波長(zhǎng)在0.6微米附近，損耗為20dB/km的玻璃材料”，這種玻璃材料能用來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離信號(hào)傳輸。

　　今天，高錕當(dāng)初提出的構(gòu)想早已成為了現(xiàn)實(shí)，光纖光纜也已布滿全球各地。可在當(dāng)時(shí)，向高錕迎面而來(lái)的卻是無(wú)數(shù)質(zhì)疑的聲音，甚至有人毫不客氣地說(shuō)他是“癡人說(shuō)夢(mèng)”。幸好，高錕是“冥頑不化”的，他不斷前往全球各地游說(shuō)玻璃制造商們研制新型“純凈玻璃”。由于超純凈玻璃纖維的研發(fā)成本過(guò)高，市場(chǎng)前景難測(cè)，當(dāng)時(shí)的企業(yè)大多不愿在這方面作太多投入。

　　艱難游說(shuō)過(guò)后 終開(kāi)啟一個(gè)時(shí)代

　　終于，在高錕不懈的游說(shuō)下，美國(guó)康寧公司開(kāi)始依據(jù)高錕發(fā)表的論文進(jìn)行光導(dǎo)纖維的研發(fā)。作為美國(guó)的著名玻璃生產(chǎn)廠商，也是如今智能手機(jī)屏幕玻璃最知名的生產(chǎn)商，康寧公司于1970年制造出世界上第一條符合高錕理論的低損耗試驗(yàn)性光纖，由此，光纖通信的時(shí)代終于到來(lái)。

　　隨后，光纖迅速成為了一個(gè)大熱門，工業(yè)界投入大量人力和財(cái)力，科學(xué)家、工程師們?nèi)σ愿?。幾乎在同一時(shí)間，使用砷化鎵(GaAs)作為泵浦材料的半導(dǎo)體激光器被貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明出來(lái)，并憑借體積小的優(yōu)勢(shì)在光纖通信系統(tǒng)中得以大量運(yùn)用，光纖通信迎來(lái)了一段黃金發(fā)展期。

　　康寧公司生產(chǎn)的光纖采用等離子體激活化學(xué)汽相沉積(簡(jiǎn)稱PCVD)工藝制造光纖芯層，同時(shí)，采用管外汽相沉積(簡(jiǎn)稱OVD)工藝制造的合成石英管來(lái)形成光纖包層。管外汽相沉積法是美國(guó)康寧公司于1970年研制的一種簡(jiǎn)捷生產(chǎn)工藝，OVD工藝的化學(xué)反應(yīng)機(jī)理為火焰水解，即所需的芯玻璃組成是通過(guò)氫氧焰或甲烷焰中攜帶的氣態(tài)鹵化物(SiCl4等)產(chǎn)生的“粉末”一層一層沉積而獲得的。結(jié)合這兩種工藝的優(yōu)點(diǎn)，康寧光纖具有折射率分布控制精準(zhǔn)、幾何特性優(yōu)越和衰減低等優(yōu)點(diǎn)。

　　“高錕星”依舊閃耀

　　除了在科研方面的杰出貢獻(xiàn)外，高錕在教書(shū)育人方面同樣成績(jī)斐然。他于1970年加入香港中文大學(xué)，后籌辦電子學(xué)系，并擔(dān)任系主任;1987年至1996年的十年間，擔(dān)任香港中文大學(xué)第三任校長(zhǎng)，期間，中大在高錕的主導(dǎo)下成立了工程學(xué)院、教育學(xué)院及多間研究所，為中大成為世界級(jí)研究型綜合大學(xué)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

　　1996年，中國(guó)科學(xué)院紫金山天文臺(tái)將國(guó)際編號(hào)“3463”的小行星命名為“高錕星”。如今，在仰望星空的時(shí)候，不能忘記有一位老人曾傾注畢生心血在通信領(lǐng)域，用一束束光纖將整個(gè)世界連接在一起。

　　如今，鋪設(shè)在地下和海底的玻璃光纖已超過(guò)10億公里，足以繞地球2.5萬(wàn)圈，并仍在以每小時(shí)數(shù)千公里的速度增長(zhǎng)。而在上方遙遠(yuǎn)的星空里，“高錕星”依舊閃耀著光芒，像高錕生前的笑容一般真切璀璨。