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高錕——光纖之父、諾貝爾物理學(xué)獎得主

       高錕1933年出生于江蘇省金山縣（今上海市金山區(qū)），從小就對科學(xué)很有興趣，喜歡做模型、煙火，還把自制的泥巴外皮“炸彈”扔到街頭，發(fā)生爆炸，幸好沒有傷到路人。家中的三樓一直是他童年的實驗室。高錕一家1948年移居香港，1954年赴英國攻讀電機工程，1957年獲得倫敦大學(xué)電子工程理學(xué)學(xué)士學(xué)位，1965年獲得倫敦大學(xué)博士學(xué)位。

       1960年，高錕進入美國國際電話電報公司（InternationalTelephoneandTelegraph，ITT）設(shè)于英國的歐洲研究中心——標(biāo)準(zhǔn)電信實驗室（StandardTelecommunicationLaboratory，STL）任工程師，重點研究毫米波微波傳輸通信系統(tǒng)。研究三年后，他發(fā)現(xiàn)該技術(shù)面臨著各種限制，沒辦法從根本上改善通信。1964年，他提出在電話網(wǎng)絡(luò)中以光波代替電波，以硅纖維代替銅導(dǎo)線。1966年7月，33歲的高錕登上了人生的第一座高峰，發(fā)表了《用于光波傳輸?shù)碾娊橘|(zhì)纖維表面波導(dǎo)》（Dielectric-fibersurfacewaveguideforopticalfrequency）的里程碑論文，他預(yù)測，當(dāng)玻璃纖維損耗下降到20dB/km時，以石英玻璃纖維作長途信息傳遞的介質(zhì)將帶來一場通信業(yè)的革命。但是，當(dāng)時熱門的通信技術(shù)是毫米波空心波導(dǎo)通信和金屬空心管內(nèi)一系列透鏡構(gòu)成的光波導(dǎo)，貝爾實驗室的研究重點還是空心光波導(dǎo)。因此，這篇論文剛發(fā)表時，并沒有在通信界引起人們的注意，主流的研究室都不看好光纖通信，甚至有人譏諷其為癡人說夢。

       當(dāng)然，做出損耗低于20dB/km的玻璃纖維并不是一件容易的事，要知道當(dāng)時世界上最好的光學(xué)玻璃是德國的照相機鏡頭，其損耗是700dB/km，常規(guī)玻璃損耗約為幾萬dB/km。因此，當(dāng)時貝爾實驗室的權(quán)威專家都斷定光纖通信沒有前途，繼續(xù)致力于研究空心光波導(dǎo)系統(tǒng)。高錕訪問貝爾實驗室，想尋求幫助時，還受到了冷遇。

       不過，高錕并沒有因此灰心。為了找到那種沒有雜質(zhì)的玻璃，高錕跑了很多地方，去了許多玻璃工廠。高錕的執(zhí)著打動了英國國防部和英國郵政總局。1967年，英國郵政總局撥款給高錕研究光學(xué)纖維。

       當(dāng)時世界最大的玻璃公司康寧（Corning）看到高錕的預(yù)言后，斥資3000萬美元，在1970年首次研制成功損耗為20dB/km的光纖。

       至此，貝爾實驗室的研究員開始相信高錕的研究，1970年也開始研究光纖通信，1972年停止了所有空心光波導(dǎo)的研究。1973年，美國貝爾實驗室研制出損耗降低到2.5dB/km的光纖。1970年，室溫下連續(xù)振蕩的GaAlAs雙異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體激光器也研制成功。1976年后，各種實用的光纖通信系統(tǒng)陸續(xù)面世。低損耗光纖和連續(xù)振蕩半導(dǎo)體激光器的研制成功，是光纖通信發(fā)展的重要里程碑。

       高錕曾說過，所有的科學(xué)家都應(yīng)該固執(zhí)，只要覺得自己是對的，就要堅持，否則不會成功。是的，正因為他的堅持，我們才能迎來光纖通信的時代。

       高錕著有《光纖通信系統(tǒng)：理論、設(shè)計和應(yīng)用》（OpticalFiberSystems：Technology，Design and Applications），于1982年由麥克勞希爾（McGraw-Hill）出版社出版；另著有《潮平岸闊——高錕自述》，2005年由香港三聯(lián)書局出版。

       人類從未放棄過對理想光傳輸介質(zhì)的尋找，經(jīng)過不懈的努力，人們發(fā)現(xiàn)了透明度很高的石英玻璃絲可以傳光。這種玻璃絲叫作光學(xué)纖維，簡稱“光纖”。人們用它制成了在醫(yī)療上用的內(nèi)窺鏡（胃鏡）。但是它的衰減損耗很大，只能傳送很短的距離。

       直到20世紀(jì)60年代，最好的玻璃纖維的衰減損耗仍在1000dB/km以上，這是什么概念呢？10dB/km就是輸入的信號傳送1km后只剩下了十分之一，20dB就表示只剩下百分之一，30dB是指只剩千分之一，以此類推，1000dB的含意就是只剩下1/10100，這是無論如何也不可能用于通信的。因此，當(dāng)時有很多科學(xué)家和發(fā)明家認(rèn)為用玻璃纖維通信的希望渺茫，從而放棄了光纖通信的研究。

       就在這種情況下，出生于上海的高錕（K.C.Kao）博士，通過在英國標(biāo)準(zhǔn)電信實驗室所做的大量研究的基礎(chǔ)上，對光波通信做出了一個大膽的設(shè)想。他認(rèn)為，既然電可以沿著金屬導(dǎo)線傳輸，那么光也應(yīng)該可以沿著導(dǎo)光的玻璃纖維傳輸。1966年7月，高錕就光纖傳輸?shù)那熬鞍l(fā)表了具有重大歷史意義的論文，論文分析了玻璃纖維損耗大的主要原因，大膽地預(yù)言，只要能設(shè)法降低玻璃纖維的雜質(zhì)，就有可能使光纖的損耗從1000dB/km降低到20dB/km，從而有可能用于通信。這篇論文使許多國家的科學(xué)家受到鼓舞，加強了為實現(xiàn)低損耗光纖而努力的信心。