在論壇看到高錕老先生逝世的消息，讀其生平故事，其中一句“我是一個(gè)平凡的人，我在做光纖實(shí)驗(yàn)時(shí)，覺得是一個(gè)科學(xué)家應(yīng)該做的事，并不是什么了不起的事。”，品格風(fēng)度真君子也。
說他是改變了世界的人并不為過，我們現(xiàn)在之所以能通過電腦，手機(jī)使用互聯(lián)網(wǎng)的便捷，都需要感謝光纖通信的發(fā)展。不過，除了通信圈的人，大部分人可能都不知道光纖是被何人用于通信傳輸?shù)?。（其?shí)光纖認(rèn)識(shí)的普及也是近幾年才有，F(xiàn)TTx之前，很多人不知道光纖為何物。）
高錕（來源：諾貝爾獎(jiǎng)官網(wǎng)）
高錕先生于1966年就光纖傳輸發(fā)表了具有劃時(shí)代意義的論文，證明用玻璃纖維可長距離傳遞信息，打破玻璃纖維在早期只能短距離傳輸?shù)睦碚撾y題，從此開啟了光纖通信新紀(jì)元，并于2009年獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，被尊稱為“光纖通信之父”（Father of Fiber Optic Communications）。
然而，高錕早于2004年時(shí)，證實(shí)患上阿茲海默癥。
光纖通信，作為20世紀(jì)人類社會(huì)所取得的最偉大的技術(shù)成就之一，是人類邁向信息化時(shí)代的重要基石。以下是一部光纖通信簡史，記錄了科學(xué)先驅(qū)們不斷奮斗，歷經(jīng)無數(shù)挫折與失敗，將人類一步步推進(jìn)高速信息時(shí)代。
光纖通信簡史轉(zhuǎn)自： 網(wǎng)優(yōu)雇傭軍
以下是一部光纖通信簡史，記錄了科學(xué)先驅(qū)們不斷奮斗，歷經(jīng)無數(shù)挫折與失敗，將人類一步步推進(jìn)高速信息時(shí)代。
歷經(jīng)115年，人類發(fā)明了光纖
1841年，Daniel Colladon和Jacques Babinet，這兩位科學(xué)家演示了一個(gè)實(shí)驗(yàn)：在裝滿水的木桶上鉆個(gè)孔，然后將光照入水流中，光居然被彎彎曲曲的水俘獲了：光沿著水桶流出的細(xì)流傳輸，順著彎曲的水流前進(jìn)。
這一現(xiàn)象叫光的全內(nèi)反射作用，即光從水中射向空氣，當(dāng)入射角大于某一角度時(shí)，折射光線消失，全部光線都反射回水中。表面上看，光好像在水流中彎曲前進(jìn)。實(shí)際上，在彎曲的水流里，光仍沿直線傳播，只不過在內(nèi)表面上發(fā)生了多次全反射，光線經(jīng)過多次全反射向前傳播。
這就是光纖通信的基本原理——光的全內(nèi)反射原理。
隨后，人類將光的全內(nèi)反射原理應(yīng)用于玻璃棒來傳導(dǎo)光，并得到了實(shí)際應(yīng)用，比如牙科醫(yī)生用彎曲的玻璃棒來把燈光導(dǎo)入病人的口腔為手術(shù)照明。
但此時(shí)光的全內(nèi)反射原理僅用于短距離傳播領(lǐng)域，要解決光導(dǎo)長距離傳輸必須將玻璃棒拉成十分堅(jiān)固和柔韌的玻璃纖維。
直到1887年，一位叫Charles Vernon Boys的英國科學(xué)家，將一根加熱的玻璃棒放在弩上，當(dāng)玻璃棒熔化，扣動(dòng)扳機(jī)，在實(shí)驗(yàn)室里拉出了一道長長的玻璃纖維。
玻璃光導(dǎo)越來越細(xì)，成為了光纖，人類又前進(jìn)了一大步。
可實(shí)驗(yàn)終歸是實(shí)驗(yàn)，要邁出下一步，人類又足足等了50年。1938年，美國Owens Illinois Glass公司與日本日東紡績公司終于可以生產(chǎn)玻璃長纖維了。
可這個(gè)時(shí)候生產(chǎn)的光纖是裸纖，光纖的傳播是利用全內(nèi)反射原理，全內(nèi)反射角由介質(zhì)的折射系數(shù)決定，裸纖會(huì)引起光泄漏，光甚至?xí)恼掣皆诠饫w上的油污泄漏出去。
怎么辦？這個(gè)問題人類又探索了13年。
1951年，光物理學(xué)家Brian O’Brian提出了包層的概念。有了概念，就開始試驗(yàn)。有人試圖用人造黃油作為包層，但不實(shí)用。也有人也想到了蜂蠟和塑料，比人造黃油好多了，但仍然不實(shí)用。
1956年，密歇根大學(xué)的一位學(xué)生制作了第一個(gè)玻璃包層光纖，他用一個(gè)折射率低的玻璃管熔化到高折射率的玻璃棒上。
自此，玻璃包層很快成為標(biāo)準(zhǔn)，塑料包層也相繼出現(xiàn)。光纖正式誕生了，接下來就該光纖通信登上歷史舞臺(tái)了。
開創(chuàng)光纖通信時(shí)代
1960年代，電話公司普遍預(yù)測(cè)即將到來的可視電話會(huì)大幅增加網(wǎng)絡(luò)帶寬需求，電信工程師們開始探索更大容量的網(wǎng)絡(luò)傳輸方式。隨著第一臺(tái)激光器問世，加之光纖的發(fā)明，工程師們將目光聚集在利用激光器加光纖的光纖通信方式。
工程師們經(jīng)過無數(shù)次試驗(yàn)，但發(fā)現(xiàn)大量的光被玻璃吸收，光在玻璃中會(huì)嚴(yán)重衰減，傳播損耗太大，光纖根本無法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信。
有人已經(jīng)放棄了，但總有些人不肯輕言放棄，年輕的英籍華人工程師高錕就是這樣的人。
高錕對(duì)“光在玻璃中會(huì)嚴(yán)重衰減”不以為然，他并不認(rèn)為這是無法突破的困境，并開始積極研究光與玻璃的關(guān)系，發(fā)現(xiàn)光在玻璃中的衰減主要?dú)w于三大原因：玻璃分子的吸收與散射、玻璃分子結(jié)構(gòu)不規(guī)則的影響、玻璃中雜質(zhì)的吸收與散射。他認(rèn)為若能在制造玻璃的過程中去除雜質(zhì)，就有機(jī)會(huì)大幅改善光衰減。
如何去除玻璃中的雜質(zhì)？高錕探訪了全世界許多知名的玻璃制造公司，但大部份公司都只對(duì)生產(chǎn)藝術(shù)玻璃感興趣，并不愿研究如何提高玻璃的透明度，甚至有人質(zhì)疑減少雜質(zhì)與降低光衰減之間的關(guān)聯(lián)性，或根本認(rèn)為很難制造出雜質(zhì)含量極低的玻璃。雖然大家都不看好，但在高錕鍥而不舍的努力下，終于找到一種在制造過程中利用高溫讓雜質(zhì)離子氣化的極低雜質(zhì)石英玻璃，并對(duì)光衰減進(jìn)行了反覆測(cè)量。
高錕終于得出了一個(gè)光纖通信史上突破性的結(jié)論：損耗主要是由于材料所含的雜質(zhì)引起，并非玻璃本身。高錕大膽的提出：光束在高純度的光纖中傳播至少500米時(shí)，還有10%的能量剩余。
1966年7月，高錕就光纖傳輸?shù)那熬鞍l(fā)表了具有歷史意義的論文。該文分析了造成光纖傳輸損耗的主要原因，從理論上闡述了有可能把損耗降低到20dB／公里的見解，并提出這樣的光纖將可用于通信。
你是在開玩笑吧? 很多人，括相關(guān)領(lǐng)域的專家們，都認(rèn)為這簡直是天方夜譚。
高錕沒有被嘲笑擊倒，他像傳道士一樣到處推銷他的信念，遠(yuǎn)赴日本、德國，甚至美國大名鼎鼎的貝爾實(shí)驗(yàn)室。
對(duì)于自己相信的東西，高錕很固執(zhí)。
也許正是出于這樣的“固執(zhí)”，高錕的論文消除了學(xué)術(shù)界、工業(yè)界的疑慮，證明了光導(dǎo)纖維傳輸信息的可行性，大家馬上就跟上來了。
隨后，工業(yè)界投入人力和財(cái)力，科學(xué)家、工程師全力以赴，開始根據(jù)高錕的理論對(duì)光纖通信進(jìn)行研發(fā)。
很快，四年以后，美國康寧公司真的拉出了20dB/公里的光纖?？祵幑镜谝粋€(gè)實(shí)現(xiàn)了與理論一致的結(jié)果，并突破了高錕所提出的每公里衰減20分貝（20dB/km）關(guān)卡，證明光纖作為通信介質(zhì)的可能性。
與此同時(shí)，使用砷化鎵（GaAs）作為材料的半導(dǎo)體激光（semiconductor laser）也由貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明出來，并且憑借著體積小的優(yōu)勢(shì)而大量運(yùn)用于光纖通信系統(tǒng)中。
至此，光纖才真正開始應(yīng)用于光纖通信，正式揭開光纖通信大發(fā)展的序幕…
1972年，傳輸損耗降低至4dB/km。
1973年，我國郵電部武漢郵電學(xué)院開始研究光纖通信。
1974年，美國貝爾研究所發(fā)明了低損耗光纖制作法 — CVD法(汽相沉積法)，使光纖傳輸損耗降低到1.1dB/km。
1976年，貝爾實(shí)驗(yàn)室在亞特蘭大建成第一條光纖通信實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，采用了西方電氣公司制造的含有144根光纖的光纜。第一條速率為44.7Mbit/s的光纖通信系統(tǒng)在地下渠道中誕生。與此同時(shí)，日本電報(bào)電話公司開始了 64km、32Mbit/s突變折射率光纖系統(tǒng)的室內(nèi)試驗(yàn)，并研制成功 1.3微米波長的半導(dǎo)體激光器。
1978年，我國自行研制出通信光纜，采用的是多模光纖，纜心結(jié)構(gòu)為層絞式。
1979年，日本電報(bào)電話公司研制出 0.2db/km的極低損耗石英光纖（1.5微米）。
1980年，第一個(gè)商用的光纖通信系統(tǒng)問世，采用波長800奈米（nanometer）的砷化鎵激光作為光源，傳輸?shù)乃俾剩╠ata rate）達(dá)到45Mb/s（bits per second），每10公里需要一個(gè)中繼器增強(qiáng)信號(hào)。
緊接著，第二代的商用光纖通信系統(tǒng)也問世了，采用波長1300奈米的磷砷化鎵銦（InGaAsP）激光。
第三代，第四代，第五代….
如今，高清視頻、AR/VR、車聯(lián)網(wǎng)等應(yīng)用對(duì)網(wǎng)絡(luò)容量和時(shí)延需求越來越高，光纖通信猶如通信網(wǎng)絡(luò)的血脈，正承載著人類邁進(jìn)萬物智聯(lián)的5G時(shí)代。
世界已進(jìn)入全光纖時(shí)代，而高錕則在2009年獲得了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，被尊稱為”光纖之父“。
我只是一個(gè)平凡的人，并沒有做了不起的事
高錕發(fā)明了光纖通信，為人類文明做出了劃時(shí)代的貢獻(xiàn)，但他卻一點(diǎn)也沒有大科學(xué)家的架子。
有人回憶，高錕就像住在你家隔壁的鄰居叔伯，非常平實(shí)，不認(rèn)識(shí)他的人，根本看不出來他是有名的大科學(xué)家。而且高錕對(duì)人非常親切，整天笑咪咪的，雖然總是表現(xiàn)出絕佳的紳士風(fēng)度，卻又不會(huì)因?yàn)檫@種風(fēng)度而給人距離感。
高錕于1970年應(yīng)香港中文大學(xué)邀請(qǐng)擔(dān)任電子系教授及講座教授，1987年至1996年出任香港中文大學(xué)第三任校長，據(jù)學(xué)生回憶，高錕平易近人，笑容可親，而且非常熱心。他不但是一位出類拔萃的科學(xué)家，還是一位謙虛和善的老師。
獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)時(shí)，高錕因患上老年癡呆癥，對(duì)于自己造福世人的科學(xué)研究和“光纖之父”的稱譽(yù)，已經(jīng)沒有多少感覺了。當(dāng)問他是不是光纖之父時(shí)，他早已忘得一干二凈。只有當(dāng)被問到愛不愛太太時(shí)，他回答到：“是啊，她很好呢！”
記得有一次他在接受媒體采訪時(shí)曾這樣說：
我是一個(gè)平凡的人，我在做光纖實(shí)驗(yàn)時(shí)，覺得是一個(gè)科學(xué)家應(yīng)該做的事，并不是什么了不起的事。
正是這樣一個(gè)偉大而樸實(shí)的人改變了世界，改變了人類的生活。敬悼高錕教授！
