「光纖之父」、諾貝爾物理學獎得主高錕辭世,享壽84歲

2021-02-19 網絡電信

1966年,高錕在國際電話電報公司(ITT)任職期間,開始研究利用玻璃纖維傳送信號,發表過一篇題為《光頻率介質纖維表面波導》的論文,提出利用石英基玻璃纖維,可進行長距離及高信息量的信息傳送。高錕的理論初時未獲認同,更有媒體嘲笑他「痴人說夢」……

 9月23日上午11時,諾貝爾物理學獎得主、有「光纖之父」譽稱的前香港中文大學校長高錕,在香港沙田白普理寧養中心過世,享壽84歲。高錕一生最大成就,莫過於發明光纖通訊,亦因如此,他有「光纖之父」之稱,享譽全球。高錕一生都離不開科學,曾為入讀心儀的電機工程系,刻意到英國留學。


1966年,高錕在國際電話電報公司(ITT)任職期間,開始研究利用玻璃纖維傳送信號,發表過一篇題為《光頻率介質纖維表面波導》的論文,提出利用石英基玻璃纖維,可進行長距離及高信息量的信息傳送。

高錕的理論初時未獲認同,更有媒體嘲笑他「痴人說夢」。但他沒有放棄,繼續研究及改良技術,至1981年第一代光纖系統面世,他亦因此獲得「光纖之父」美譽。

童年時代和求學生涯

我們從童年開始,回顧一下高錕的一生。高錕1933年11月在上海出生,祖籍江蘇金山市,出身書香門弟。祖父高吹萬是清末江南著名書畫家、詩人和革命家,與常州錢名山、崑山胡石亭齊名「江南三名士」,並且與柳亞子交往深厚。他自稱為「閒閒山莊」的莊主,並自撰門聯一幅:「苟全性命於亂世,別有天地在人間。」父親高君湘律師則是美國密西根大學法學院博士,另有一名弟弟高鋙。

高錕年幼時接受舊式的私塾教育,直至十歲時進入一所西式學校學習。那是一所旅法留學生創辦的學校,學校透出的自由民主科學氣息深深影響到了童年時的高錕,讓他自小就對化學和物理產生了興趣。

在這張難得的照片之中,坐在中間的為高錕。幼年時的高錕對科學充滿了興趣,六年級時便開始做化學實驗,他與好夥伴周同學一起成功地通過電解水製備了氫氣與氧氣。除了化學實驗,高錕對無線電也頗有興趣,他和周同學因此又走進了無線電的新天地。而無線電的科技實踐也在高錕心裡埋下了電機工程的種子。

1948年高家移居臺灣,高錕此後再隨父親遷往香港,1949年進入香港聖若瑟書院,中學畢業後以全港前十的成績考入香港大學,但由於他想讀電機工程系,港大當時未開設此科,於是1954年他遠赴英國倫敦的伍爾維奇理工學院(現格林威治大學)攻讀電機工程,並於1957年及1965年獲倫敦大學學士和哲學博士學位。在英國留學時,高錕於舞會中認識後來的妻子黃美芸,兩人於1959年結婚,婚後有一子一女。

從伍爾維奇理工學院畢業以後,高錕進入了國際電話電報公司,而此時也正是通信行業正在醞釀激變的時期。高錕在國際電話電報公司工作的頭兩三年專注於高頻波導管的研究工作。在研究中,高錕發現高頻波具有更高的信息容量,但其特性導致在空氣傳播過程中損耗過大,需要採用特殊的空心線纜進行定向傳播。

在1959年,雷射的橫空出世讓業界看到了新的希望,但信號衰減的現象依然得不到解決,因此其特性並不足以作為遠距離傳輸的載體。但高錕並沒有放棄其他傳輸介質的研究,此時高錕已經在攻讀博士學位。

經過多年的研究,高錕得到一個重要的理論發現:透明材質中的雜質才是造成衰減率過大的主要原因。同時光纖的構想已經在高錕腦海裡成熟,但他也明白,理論中衰減率低於20 dB/km的光導纖維當時根本沒有廠家能夠生產。於是高錕跑遍了世界各地的大型玻璃生產企業,說服他們開展相關的研究。

此時大多數的企業都不願意花高昂的成本研發超純淨玻璃纖維,畢竟做更有商業價值的玻璃器皿更有實際意義。高錕不得不自己動手,成為玻璃工藝專家,並與企業的研發部門一起探討研究可行的高純度玻璃製造工藝。為此高錕甚至找到了當時公司的競爭對手貝爾實驗室。

根據高錕發表的論文,美國康寧公司開始了研發光導纖維。康寧公司是美國著名玻璃生產商,也是當今智慧型手機屏幕大猩猩玻璃的生產商。到了1970年,終於製造出了符合理論的低損耗試驗性光纖,由此開啟了光通信的時代。

遲來的諾貝爾獎

報導稱,高錕1970年回到香港,擔任香港中文大學電子系創系教授,1987年升任香港中文大學第三任校長,直至1996年退休又當選為中國科學院外籍院士;2000年被《亞洲新聞周刊》選為「二十世紀亞洲風雲人物」。

退休後,高錕生活較為低調。2003年,高錕由於打麻將時反應遲緩,在朋友建議之下到醫院檢查,確診為老年痴呆(腦退化症),其後生活都大受影響,表達能力亦下降,需要妻子在旁照顧。

2009年,在高錕首次提出光纖通訊後四十多年,終獲得遲來的諾貝爾物理學獎,諾貝爾委員會讚揚他「在纖維中傳送光以達成光學通訊的開拓成就(for groundbreaking achievements concerning the transmission of light in fibers for optical communication)」。由於科學領域的諾貝爾獎,理論獲確認需要較長時間,即使有傑出成就,往往也要在數十年後才能得獎,高錕也不例外。

在諾貝爾頒獎典禮上,高錕獲特別安排,免除走到臺中領獎、鞠躬三次的禮儀,瑞典國王卡爾十六世•古斯塔夫破例走到他面前頒獎。高錕說了「謝謝」,這是他接到獎章與證書後說的唯一一句話。

為協助同患阿茲海默症病人和家屬,高錕及夫人黃美芸2010年成立高錕慈善基金,同年高錕獲頒香港特別行政區大紫荊勳章。

2010年2月,高錕和妻子黃美芸在中文大學。


香港經濟日報報導,高錕慈善基金董事及執行委員會委員會主席盧永仁表示,高錕的遺願是希望基金會繼續幫助阿茲海默症病人及家屬,黃美芸及其朋友會遵從高錕遺願幫助更多有需要的人。

盧永仁透露說,高錕教授走得很安詳,在離世前,其夫人和親友都一直守護在旁。

香港中文大學表示,對第三任校長高錕離世深感哀痛,向其家人致以深切慰問,明天起的一個月在校內設置弔唁區。香港中大校長段崇智指出,高錕是出類拔萃的學者,任內積極推動中大整體發展,他的離世對中大及全球學術界是重大損失。

香港特首林鄭月娥傍晚對高錕辭世表示深切哀悼。林鄭月娥說,高錕是開發和應用光纖技術的先驅,為現代通訊科技帶來革命性的變化。林鄭月娥讚揚高錕出類拔萃,是香港人的驕傲。高錕不但是一位傑出的科學家,也是一位有承擔的教育家,對香港的科研發展高瞻遠矚,力促成立香港科學園,為香港創科發展奠下穩固基礎。

回顧中國光纖發展走過的50年

1966年,高錕博士發表了《光頻率的介質纖維表面波導》,並製造出世界第一根可用於通信的光導纖維。
1973年,中國郵電部武漢郵電科學研究院開始研究光纖通信。
1979年,趙梓森教授拉制出中國自主研發的第一根實用光纖。
1980年,多模光纖通信系統開啟商用化,傳輸速率達到140Mbps。
1982年,中國郵電部光纖通信重點科研工程「八二工程」在武漢開通。
1990年,單模光纖通信系統進入商用化階段(565Mbps),數字同步體系(SDH)的技術標準開始制定。
1997年,採用波分復用技術(WDM)的20Gbps 和40Gbps 的光纖產品試驗取得重大突破。
1999年,中國生產的8×2.5Gbps WDM系統首次在青島至大連開通。
2005年,3.2Tbps超大容量的光纖通信系統在上海至杭州開通。
2012年,中國的光纖產能已達到1億2千萬芯公裡。

本文綜合自公眾號「以光為鑑」、中央社、香港01、UDN報導

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