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高锟对于光纤的贡献_光纤之父高锟与整个通信产业渊源颇深

高锟对于光纤的贡献_光纤之父高锟与整个通信产业渊源颇深

今天,即使相隔几千万里,在高速光纤网络的帮助下,文章通话也能在瞬间完成。通过互联网,音频和文章图像唾手可得。这是一个前所未有的时代,光纤通信技术重塑了世界的面貌。

回顾整个现代传播史,有一个名字是绕不过去的。他的发明开启了高速光纤通信的新时代,给人类带来了互联网和信息的世界。他就是光纤之父——高锟。今年9月23日,高锟去世,享年84岁。回顾一生,他与整个通信行业有着很深的渊源。

2009年10月6日,瑞典皇家科学院宣布将2009年诺贝尔物理学奖授予英国华裔科学家高锟。在获奖感言中,明确了他因“光通信用光纤中的光传输”的突破性成果而获奖。美国前总统奥巴马曾评价高锟,称他的研究彻底改变了世界,促进了世界经济的发展。他为高锟感到骄傲,世界欠高锟一个大人情。

质疑之声四,初心不可改

早在1841年,两位科学家丹尼尔科拉顿(Daniel Colladon)和雅克巴比涅(Jacques Babinet)就做了一个看似简单却令人惊叹的实验。他们在装满水的桶上钻了一个小洞,然后用桶上方的灯点燃水。最后,人们惊奇地发现,发光的水从水桶的小洞里流了出来,水流弯曲了,光也弯曲了,水流成功地“捕获”了光。小小的实验看似简单,却揭示了全反射在光纤应用中最根本的原理。

1959年,激光被发明,其高光束集中度带给人们无数想象。光作为传输媒介的信息容量是传统微波系统的10万倍。于是,一大批研究人员开始研究光通信,其中高锟是最着迷的一个。他坚信光通信潜力巨大,坚持寻找高透明的传输介质,因为他认为透明材料中的杂质是传输衰减率过大的主要原因,解决了激光传输中的衰减问题,长距离传输不再是问题。

七年后的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。正是这篇划时代的论文,在43年后获得了诺贝尔物理学奖。高锟在他的论文中首次提出了用应时玻璃来传输的想法。论文中提到“只要将铁杂质的浓度降低到百万分之一,就可以制造出波长在0.6微米左右,损耗为20dB/km的玻璃材料”,可以用来实现长距离的信号传输。

今天,最初由高锟提出的想法已经成为现实,光缆已经遍布世界各地。但当时,高锟遭到了无数质疑的声音,甚至有人毫不客气地说他在“做梦”。幸运的是,高锟是“顽固的”,他不断在世界各地游说玻璃制造商开发新的“纯玻璃”。因为超纯玻璃纤维的研发成本太高,市场前景难料,当时的企业大多不愿意在这方面投入太多。

经过努力游说,一个时代终于要开启了

最后,在高锟的不懈游说下,美国康宁公司开始以高锟发表的论文为基础研发光纤。作为美国著名的玻璃制造商和最著名的智能手机屏幕玻璃制造商,康宁公司于1970年制造出世界上第一根低损耗实验光纤,由此,光纤通信时代终于到来。

随后,光纤迅速成为热门话题,业界投入大量人力财力,科学家和工程师全力以赴。几乎与此同时,贝尔实验室发明了以砷化镓(GaAs)为泵浦材料的半导体激光器,并凭借其体积小而被广泛应用于光纤通信系统,光纤通信迎来了黄金发展期。

康宁公司生产的光纤采用等离子体激活化学气相沉积(PCVD)工艺制造光纤芯,同时采用管外气相沉积(OVD)工艺制造的合成石英管形成光纤包层。管外气相沉积法是康宁公司在1970年开发的一种简单的生产工艺。OVD工艺的化学反应机理是火焰水解,即通过气体卤化物(SiCl4等)产生的“粉末”逐层沉积得到所需的芯玻璃成分。)在氢氧火焰或甲烷火焰中携带。康宁光纤结合了这两种工艺的优点,具有折射率分布控制精确、几何特性优越、衰减低等优点。

“高锟之星”依旧闪耀

除了在科学研究方面做出突出贡献外,高锟在教书育人方面也取得了巨大成就。1970年加入香港中文大学,后组建电子学系并担任系主任。1987年至1996年的十年间,他担任香港中文大学第三任校长。这一时期,在高锟的领导下,CUHK建立了工程学院、教育学院和一批研究机构,为CUHK成为世界一流的研究型综合性大学奠定了坚实的基础。

1996年,中国科学院紫金山天文台将这颗国际编号为“3463”的小行星命名为“高锟星”。如今,仰望星空,我们不能忘记一位老人,他把一生都奉献给了通信领域,用一束束光纤把整个世界连接起来。

今天,铺设在地下和海底的玻璃纤维已经超过10亿公里,足以绕地球25000圈,而且还在以每小时几千公里的速度增长。在上面遥远的星空中,“高锟星”依然闪耀着,像高锟生前的微笑一样灿烂。


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