人物

學者 · 名家

“中國光纖之父”趙梓森:一生為通信技術創新不停歇

2019-07-22 08:12:47

2016年12月16日,“中國光纖之父”趙梓森院士回憶當年探索光纖通信的曆程。新華社記者程敏攝

  武漢武昌南望山腳下的武漢郵科院家屬區,一棟上世紀70年代的兩層樓房。推開鏽跡斑斑的鐵門,小院裡種滿了絲瓜、辣椒等,幾隻小花貓生活在樹藤下,陪伴著趙梓森享受平靜的晚年生活。如果不是家中掛滿牆的榮譽證書,很難相信眼前這位普通的老人就是“中國光纖之父”。

  《科學美國人》雜誌曾評價說:“光纖通信是二戰以來最有意義的四大發明之一。如果沒有光纖通信,就不會有今天的互聯網和通信網路。”但是,對於拉出我國第一根光纖的趙梓森院士及第一根光纖的誕生,人們知之甚少。

  在光纖通信上有幾個重要的節點事件:1966年,上海出生的英/美籍華人高錕首次提出玻璃絲可用於通信。1970年,美國花費3000萬美元製造出了3條30米長的光纖樣品,這是世界上第一次製造出對光纖通信有實用價值的光纖。7年後,身居武漢的青年教師趙梓森也拉出了具有中國自主智慧財產權的第一根實用光纖。

  正是趙梓森的這一貢獻,使我國在通信技術方面與世界最先進水平齊頭並進,在部分領域甚至處於領跑地位。

  和藹之中帶點幽默,87歲的趙梓森院士像其他普通老人一樣,是一位讓人如沐春風的老者。簡陋的房屋、簡單的生活、簡樸的衣著,趙梓森坐在一個竹藤椅上與記者拉起了家常,回顧自己42年的追光之路。

  在廁所旁拉出第一根光纖,開啟我國通信新時代

  1932年,趙梓森出生於上海一個制衣作坊家庭。1937年淞滬會戰爆發,幼小的趙梓森目睹了上海被日軍佔領的過程,他家也受到戰爭影響,一家人輾轉搬到英租界,母親平時做點縫縫補補的針線活補貼家用。至今與記者談起這些童年往事,他仍然記得很多生動的細節。

  趙梓森小時候特愛搗鼓些小製作,製造過氫氣球、礦石收音機和滑翔飛機模型和小提琴等。趙梓森告訴記者,看到別人有玩具飛機,他也“心痒痒”,於是自己使出渾身解數做了一個模型飛機。恰好上海組織學生模型飛機比賽,趙梓森把自己心愛的作品拿去參賽,沒想到還得了名次,他更沒想到當時的上海市長還親自給他頒獎。

  1954年,趙梓森大學畢業後被分配到武漢郵電學校當老師。這是原郵電工業部下屬的一所中專學校,後來升格為武漢郵電科學研究院。趙梓森很清楚新中國剛剛來到,將來一定需要大規模建設,一定需要大量的科學知識。於是,趙梓森一有閑暇時間,就自學研究生課程,惡補日語英語俄語等外語。

  即使在“文革”期間,趙梓森仍然堅持白天參加政治學習,晚上在家鑽研光纖通信知識,偷偷自製電視機和高端收音機。

  1969年,北京郵電科學研究院將國家科研項目“雷射大氣傳輸通信”以及項目執行人員轉移到武漢郵電科學研究院。到了1971年,院領導認為項目進展太慢,要求“技術好的”趙梓森加入進來,並牽頭負責。

  趙梓森找科研人員了解得知,進展慢是因為沒有儀錶設備,“平行光管得一年後才能到貨”。趙梓森就想到“土法上馬”,將天線搬到屋頂,利用太陽校正了天線,接著把整個雷射大氣通信設備,搬到當時武漢市最高的建築——六渡橋的水塔和水運工程學院的某高樓,實現了“大氣傳輸雷射通信”,傳輸有效距離從8米迅速提高到10公裡,課題獲得了成功。

  “同事們都很高興,但是我卻高興不起來。”趙梓森發現大氣傳輸光通信無法實現全天候通信,碰上雨、雪、霧等天氣,裝置就失靈了,必須尋求“替代物”。

  在聽說玻璃絲(光纖)能夠通信後,趙梓森急切去湖北省圖書館查找資料,仔細研究,初步認可了光纖通信技術的可行性和巨大潛力。後又通過留學科學家錢偉長等人打聽到,美國和英國等發達國家已經在研製光纖通信技術並取得初步成功。趙梓森更加堅信了自己的判斷,決定開展光纖通信研究。

  1974年8月,在曆經長時間深入研究後,趙梓森提出石英光纖通信技術方案。方案遭到許多權威專家的質疑,“小小玻璃絲可以通信?簡直是天方夜譚”。質疑聲中最主要的觀點是,光訊號經光纖傳輸後,由於吸收、散射等原因引起光功率減小,影響傳輸距離或中繼站間隔距離,導致“通信傳不遠聽不清”。

  趙梓森卻堅信自己的判斷。他堅持研究發現,光纖玻璃的損耗並非“必然”,而是由過渡金屬離子產生,如果將其含量控制在百萬分之一以下,吸收損耗就在10dB/km以下,再改進拉絲工藝和熱處理技術,損耗就會降到更低,對光傳輸的影響也微乎其微。

  這一發現使趙梓森更有了信心。他白天參加政治學習,晚上在家偷偷鑽研光纖。

  在一無技術、二無設備、三無人員的情況下,趙梓森開始了中國的光纖攻關。

  經過再三努力說服領導,趙梓森在單位辦公樓一樓廁所旁改造出一間實驗室。他找來幾位年輕同事做幫手,採用最簡易的實驗設備(電爐、試管和酒精燈等)、最簡單的工藝(燒烤)和最基礎的原料(四氯化矽、氧氣),經過一年多時間數千次的試驗,熔煉出高純度的石英玻璃。以此試驗為基礎,採用化學氣相沉積法繪製出300多張圖紙,利用舊車床和廢舊機械零件製造出一台光纖拉絲機。

  一次實驗中,趙梓森不小心將四氯化矽液體噴進右眼。由於氯氣釋放濃度太大,眼睛劇痛,暈倒在地。同事們趕緊將其送進醫院。“到了醫院,醫生都愣住了,沒見過這種情況,不會治。”趙梓森說,“後來我跟醫生說,用蒸餾水沖洗眼睛,然後打吊針消炎就行。”眼睛剛一消腫,還未痊癒,趙梓森又回到了實驗室。

  經過近三年的努力,我國第一根實用型、短波長和階躍型石英光纖終於誕生了。在1977年舉辦的“郵電部工業學大慶展覽會”上,趙梓森通過自行研製的光纖,成功傳輸黑白電視訊號,引起國家的重視。光纖通信因此被破格列為國家重點攻關項目。我國的光纖通信技術從此邁入了“快車道”。

  追求真理不盲從 為我國光通信技術探索出正確路徑

  當時的中國,因為長期的政治運動和資訊閉塞,幾乎沒人相信玻璃絲可以通信,而且,自主研發的試驗條件不具備,既然美英等國已在研製光纖通信技術並取得初步的成功,我國是否可以引進外國產品來發展我國通信技術?

  “科學沒有捷徑可走。通往真相的路,得自己尋找。”趙梓森意識到,雖然依靠進口光纖可以短時間內建構起我國的通信網路,但核心部件卻永遠被人“卡脖子”。於是,他抓住一切可能的時機,不遺餘力地呼籲我國支援和發展光纖通信研究。

  其實,在當時,我國多個部委和研究機構也都著手研究光通信技術。福建物質結構研究所開展雷射通信研究的方案也得到相關部門的支援,並在1972年3月正式立項為國家重點科研項目“723”機,主要從事光纖波導數字通信和大氣雷射通信的研究。

  1973年,趙梓森在發現“大氣傳輸”存在重大缺陷後,又發現“723”機項目其實也行不通。這個項目採用的多組分玻璃光纖的提純有極大難度,而且這種光纖的品界反射與散射導致光傳輸效果不佳。“項目雖然用到了半導體雷射器,但只是用於提高泵浦的效率和代替水冷器等,而不是直接做光源。”趙梓森認為,“723”項目存在技術“路線錯誤”。

  發現當時國家確定的兩個科研方向“前途堪憂”後,趙梓森決定另尋他路。1974年8月,趙梓森向國務院科技辦專門提出,以石英光纖為媒介、半導體雷射器做光源、脈衝編碼為調製方式的光纖通信技術路線,並被列為國家“五五”計劃重點趕超科研項目。

  接下來,趙梓森又主持制定了用MCVD法製造石英玻璃光纖預製棒的技術路線。“這就是後來的光纖技術路徑。”中國工程院院士餘少華說,後來的實踐證明,正是這條正確的技術路線,才引領中國通信光纖從無到有並迅速發展,少走了很多彎路。

  光纖、雷射器、通信機,是光纖通信的三個基本要素。光纖製造出來了,還要解決另兩個問題。而這兩者在當時都是空白,無任何基礎。如果單靠自力更生需要很長時間的摸索,如此會極大地延誤光纖通信在我國的推廣使用。

  “在當時落後的生產設備和工藝條件下,想自力更生去攻關,都無從下手,連工具都沒有”。趙梓森回憶那段經曆,仍然感慨自己當時的勇氣。他堅持認為,試驗條件不是最重要的,關鍵在人,只要有心,任何限制都是可以突破的。

  第一步攻關是研製實用型光纖。拉出第一根光纖之後,趙梓森和團隊又經過近三年的試製探索,於1980年4月使拉制出的長波長光纖最低損耗值在1.55nm處達到0.29dB/km,最終達到實踐應用的要求。

  半導體雷射器是趙梓森等人面臨的又一“攔路虎”。“我知道,引進技術是為了更好地借鑒,決不能單純依賴。所以我大膽起用年輕人領導雷射器自主研發。”回憶起當時決定,趙梓森至今仍深感欣慰。經過兩年多的努力,中方主導的長江雷射終於生產出我國第一個享有自己智慧財產權的長波長半導體雷射器,擺脫了對美國技術的依賴。

  第三步是通信機問題。根據趙梓森的技術方案,光導訊號必須是數字訊號,需要數字式通信機(PCM機)。但符合PCM機要求的半導體整合塊,一些歐美國家正在研製,還未成功。

  面對這一“世界難題”,趙梓森沒有退縮,也沒有等待,他嘗試通過“脈衝調相”來替代解決,並在試驗中取得成功。隨後不久,有外國團隊半導體整合塊研發取得突破,趙梓森迅速指導團隊利用這些整合塊,研製出了PCM二代機和三代機。

  至此,光纖通信的三道“難關”都相繼被攻克了。剩下就是真正商用檢驗了。

  1981年9月,郵電部和國家科委確定在武漢建立一條光纜通信實用化系統,意在通過實際使用,完成商用試驗以定型推廣。由於其限於1982年完成,所以簡稱“八二工程”。按照設計方案,這是一個市內電話局間的中繼工程,跨越長江、漢水,貫穿武漢三鎮,連接武漢四個市話分局。

  由於長距離傳輸,光纖無論是懸於空中,還是埋於地下,總難免發生意外出現斷裂。“這些斷點有的顯而易見,查找容易,有的則十分隱蔽,查找困難。”趙梓森至今還記得當初無數次半夜被叫起來趕往幾十公裡外修光纖。

1 2 共2頁

來源:新華每日電訊
編輯:姚怡夢

新聞排行

熱點人物

  • 熱點人物

    中國夢·勞動美 大國工匠

  • 熱點人物

    最美職工

  • 熱點人物

    陳建軍:“鐵人式”獻身油田的好乾部

  • 熱點人物

    中國農大紮根曲周 把課堂搬到田間地頭

  • 熱點人物

    張富清:英雄無言 堅守初心

資訊 · 快評

娛樂 · 體育

  • 央視主播尼格買提進群打假反被移出群聊

    央視主播尼格買提17日深夜曬出“自己進群打假”的微信截圖。尼格買提稱,他發現有人冒用自己的名義推銷語言學習班,於是親自進群曬出自拍證明是本人,隨後呼籲大家別上當,不料卻被回複一句“您在騙人呢”並直接將他踢出該群。

  • 李現:抓住角色的不完美塑造的人物才豐滿

    在東方衛視熱播的《親愛的,熱愛的》中,李現首次扮演一位霸道男主角,和楊紫扮演的女主角展開了一段甜度爆表的愛戀。開播以來,觀眾認為他的表現“拖累了搭檔”。前晚,他接受採訪分享幕後,表示自己在台詞方面確有不足。

學者 · 名家

商界 · 創客

  • 蘇寧85後總經理郭維波:既要彎腰種地、也要抬頭看天

    6年前,邁入職場沒多久的郭維波可以說是再清楚不過。在規定時間內重啟與合作夥伴的合同簽訂,這是領導布置的任務,也是他戰勝的第一個巨大挑戰。嘗過無數遍閉門羹,性格剛毅、年輕氣盛的西北小夥郭維波卻意外“沉住了氣”。

  • 楊火廖:“繼續帶動更多人共同致富”

    作為一名白手起家的退伍軍人,在近20年的時間裡,楊火廖通過艱苦創業,成為公司年產值3億元、總資產近12億元的龜鱉養殖大戶。致富後的他熱衷擁軍工作、不忘父老鄉親,出資近500萬元修建道路、贍養鄉鄰、資助戰友,經他口傳心授的養殖戶有兩萬多人,榮獲“全國農村青年致富帶頭人”“退伍軍人創業之星”“農村創業青年優秀帶頭人”等榮譽稱號。

曆史 · 環球

新聞日曆

友情連結

人民網 | 新華網 | 中國網 | 央視國際網路 | 國際線上 | 中國經濟網 | 中國廣播網 | 中國日報網 | 中國青年網 | 光明網 | 中國新聞網 | 中國西藏網
中國台灣網 | 黨建網 | 千龍網 | 東方網 | 南方網 | 北方網
京ICP證100580號 | 互聯網新聞資訊服務許可證 (1012009003) | 京公網安備 11010102002957號 | 中國互聯網視聽節目服務自律公約
廣播電視節目製作經營許可證(廣媒)字第185號 | 資訊網路傳播視聽節目許可證(0111630)
關於我們 | 廣告服務 | 聯繫我們 | 本站地圖 | 投稿郵箱 |著作權聲明 |違法和不良資訊舉報電話:010-84151598 |網路敲詐和有償刪帖舉報電話:010-84151598
Copyright 2008-2017 by www.workercn.cn. all rights reserved
掃碼關注



工人日報
客戶端
蘋果版
安卓版