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高錕——光纖之父、諾貝爾物理學獎得主

       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年獲得倫敦大學電子工程理學學士學位，1965年獲得倫敦大學博士學位。

       1960年，高錕進入美國國際電話電報公司（InternationalTelephoneandTelegraph，ITT）設于英國的歐洲研究中心——標準電信實驗室（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)絡中以光波代替電波，以硅纖維代替銅導線。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|纖維表面波導》（Dielectric-fibersurfacewaveguideforopticalfrequency）的里程碑論文，他預測，當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將帶來一場通信業(yè)的革命。但是，當時熱門的通信技術是毫米波空心波導通信和金屬空心管內一系列透鏡構成的光波導，貝爾實驗室的研究重點還是空心光波導。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，要知道當時世界上最好的光學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，當時貝爾實驗室的權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纖維。

       當時世界最大的玻璃公司康寧（Corning）看到高錕的預言后，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雙異質結半導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，所有的科學家都應該固執(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、設計和應用》（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的尋找，經過不懈的努力，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纖維，簡稱“光纖”。人們用它制成了在醫(yī)療上用的內窺鏡（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，當時有很多科學家和發(fā)明家認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，通過在英國標準電信實驗室所做的大量研究的基礎上，對光波通信做出了一個大膽的設想。他認為，既然電可以沿著金屬導線傳輸，那么光也應該可以沿著導光的玻璃纖維傳輸。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，大膽地預言，只要能設法降低玻璃纖維的雜質，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家受到鼓舞，加強了為實現(xiàn)低損耗光纖而努力的信心。