光纤之父:高锟的故事

鲜枣课堂 2021-12-24 08:00

1933年11月4日,在江苏金山县(今上海市金山区)一个姓高的大户人家里,出生了一个男婴。


男婴是家中长子,他的父母对他有很深的期望,于是用了“锟铻”(古书上记载的一个山名,产铁矿,可造宝剑,宝剑亦称“锟铻”)的“锟”字,给他取名。


没错,这个男婴,就是我们今天文章的主角,著名的华裔物理学奖、教育家,“光纤之父”,高锟。



高锟


█ 名门之后,栋梁之材


高锟的家族,是正儿八经的书香门第、名门望族。


高锟的爷爷,是晚清著名诗人、书画家、革命家,高吹万。高吹万是南社(近代中国最著名的文人社团)的重要成员,与常州钱名山、昆山胡石亭并称“江南三名士” 。


高锟的堂叔夫,高君平,也名高平子,是近代中国天文研究的开拓者,也是紫金山天文台的筹建者。月球上有一个环形山,就叫“高平子环形山


高锟的父亲高君湘,毕业于南洋大学(上海交通大学的前身),曾经留学美国,拿到了密歇根大学法学博士的学位。回国之后,担任上海国际法庭的律师。


幼年时期的高锟,跟随父母居住在上海法租界霞飞路(今淮海中路)的一栋三层洋房里。


当时,高君湘专门聘请了老师,给高锟和弟弟高铻进行国学启蒙。据高锟个人回忆,这些国学知识对他后来的成就起了很大的作用。


高锟(前排左二)和他的父母、弟弟


10岁那年,高锟来到上海世界学校(今日的国际学校)就读,完成了小学与初中一年级的课程。当时,除了中文之外,高锟也学习了英文和法文。


青少年时期的高锟,逐渐对化学产生兴趣。他偷偷将自家三楼的储藏间改造成化学实验室,在里面自制氯气,制造灭火筒、焰火、烟花和相纸。


有一次,他将红磷粉与氯酸钾混合,加水调成糊状,再掺入泥里,搓成泥炸弹,并扔到街上引爆,吓得路人纷纷躲避。


后来,高锟的一个堂哥在观看高锟的化学实验时,被意外溅出的酸性液体灼伤,他的化学实验室才暴露。在父母的严令之下,他的化学实验不得不终止。


被迫放弃化学爱好之后,高锟又迷上了无线电。他通过四处收集而来的电子器件,成功拼装了一台老式的真空管收音机,爱不释手。


1948年,国共内战愈演愈烈。为了躲避战乱,高锟一家人移居台湾。不久后,他们又迁往香港。


次年,高锟进入香港圣若瑟书院就读。毕业后,他以全港前十的成绩,考入了香港大学。由于当时港大没有电机工程系,他转而远赴英国,求学于伦敦伍尔维奇理工学院(现英国格林威治大学)。


大学时期的高锟


1957年,高锟毕业,取得电机工程理学士学位。随后,他进入国际电话电报公司(ITT),在其英国子公司——标准电话与电缆有限公司(Standard Telephones and Cables Ltd.)担任工程师。



这期间,高锟与公司同事黄美芸相识,并最终结为伉俪(1959年)后来,他们育有一子一女,分别取名为高明漳、高明淇。


高锟和他的家人


█ 钻研科学,孜孜不倦


1959年,美国物理学家梅曼发明了世界上第一台激光器,人类从此进入激光时代。


激光光源的出现,使得科学家们产生了将激光用于信号传输的想法。但是,经过一番实验后,科学家们发现,激光作为高频信号,衰减太快,无法进行长距离传输,于是纷纷放弃。


此时的高锟,就职于标准电信实验有限公司(ITT设在英国的欧洲中央研究机构),担任研究工程师。他的主要研究方向,是激光在高频波导管中空架构中的传输。


多次实验后,高锟认为波导管导光是一条死路。于是,他改变方向开始研究激光在透明材料介质中的传输。


正在做实验的高锟


业界的研究人员也有过高锟相同的想法。但是,实验证明,透明材料(玻璃)的衰减率过大,甚至还不如空气。所以,大部分人都放弃了这方面的研究。


高锟并没有轻言放弃,反而继续深入钻研。经过长达数年的反复实验论证,他发现,透明材料中的杂质含量,是激光衰减率过大的原因。


1965年,高锟获得伦敦大学电机工程博士学位。次年,也就是1966年,高锟和他的伙伴G.A.Hockham,共同发表了一篇题为《光频率介质纤维表面波导》的论文。


高锟的论文


在论文中,高锟明确提出,利用石英基玻璃纤维,可进行长距离及高信息量的讯息传送。当玻璃纤维的衰减率下降到每公里20db时,光纤通讯即可成功。


换句话说,只要解决了玻璃的纯度和成分等问题,就可以将玻璃制作成光纤,用于通信。


这篇论文,后来被视为20世纪通信领域最伟大的论文之一,开启了光纤通信时代的大门,也改变了人类科技的走向。此时的高锟,只有33岁。


正在做实验的高锟


现在我们都知道这篇论文意义非凡,但实际上,论文发布之初,虽然引起行业关注,却没有人相信论文的结论。


就连贝尔实验室,也认为高锟的设想不切实际。他们认为,高锟所设想的“没有杂质的玻璃”,是不可能存在的。


为了寻找这种“没有杂质的玻璃,高锟造访了各大玻璃工厂,还去了美国、日本、德国,跟专家们讨论玻璃的制法,试图说服他们进行相关的研究。


但是,大部分企业都拒绝了高锟的建议,不打算从事这种“无意义且耗资巨大的研究”。


唯一对高锟论文感兴趣的,是美国的康宁公司(Corning Inc.)。康宁公司是成立于1851年的老牌玻璃制造厂,爱迪生发明电灯的玻璃灯泡,就是他们家造的。


康宁公司意识到高锟论文的潜力和价值,低调启动了高纯度玻璃纤维的研发。


当时,康宁公司委派物理学家罗伯特·毛瑞尔(Robert Maurer),领导两名新入职的年轻研究员:化学家皮特·舒尔茨(Pete Schultz)、实验物理学家唐纳德·凯克(Donald Keck),进行玻璃净化的研究。


康宁的三位科学家


1970年,通过外部气相沉积法(OVD),康宁使用掺钛纤芯和硅包层,成功制造出了损耗为17dB/km的光纤。这是世界上首根符合理论的低损耗试验性光纤,正式开启了光通信时代。


两年之后,康宁公司以掺锗纤芯代替掺钛纤芯,制造出了一条损耗低至4dB/km的多模光纤,再次引发行业震动。


此时,全世界才意识到,1966年高锟的那篇论文是多么的伟大和富有前瞻性。名誉和奖励纷至沓来,高锟很快被誉为“光纤之父”。



这个时候的高锟,已经离开了ITT。他于1970年返回香港,加入香港中文大学,筹办电子系,并担任了首任系主任。


1974年,高锟又回到了ITT上班。不过上班地点不是英国,而是美国。当时,光纤已经逐步进行产品化阶段,高锟来到美国弗吉尼亚州劳诺克的ITT光电产品部,担任主任科学家,后擢升为工程主任。


整个70年代,通信行业都在研究光纤的产业化。1976年,第一条速率为44.7Mbit/s的光纤通信系统在美国亚特兰大的地下管道中诞生。1979年,日本电报电话公司(NTT研制出了0.2dB/km的极低损耗石英光纤


到了80年代,光纤已经全面进入了商业化阶段,全球各地都开始兴建商用光纤通信系统。


1982年,高锟被ITT公司任命为首位“ITT执行科学家”,主要在康尼迪克州的先进技术中心工作。1985年,高锟来到联邦德国,就职于SEL研究中心。与此同时,他也担任耶鲁大学特朗布尔学院兼职教授及研究员。


这一期间,高锟的研究成果不少。他开发了实现光纤通讯所需的辅助性子系统。在单模纤维的构造、纤维的强度和耐久性、纤维连接器和耦合器,以及扩散均衡特性等多个领域,他都做了大量的研究工作,成果卓著。


█ 掌舵港大,包容并蓄


1987年,高锟再次返回香港,担任香港中文大学的第三任校长。


他以自身在学术界的影响力,为中大招揽了大量的优秀人才。他推动成立了工程、教育、药剂、会计等学院,创办了多个研究所,开设多个新的本科及研究生课程,还推动实施了灵活的弹性学分制。


所有他的付出,都为中大成为世界级研究型综合大学奠定了坚实的基础。


然而,学术背景出身的高锟,并不太擅长复杂的人事和权术,经常被学校的行政事务搞得疲惫不堪。


在与学生的相处中,他宽厚的性格也没有换来学生们的尊敬,反而招来得寸进尺的谩骂和攻击。很多学生认为,这个校长就是一个只会傻笑的“糟老头子”


1993年,高锟被中央聘请为“港事顾问”,为香港回归建言献策。结果,中大的学生认为高锟涉足政治,“丧失学术自由”。


有一次高锟上台演讲时,激进的学生不仅拉横幅辱骂,还抢走了他的麦克风。更有个别学生,将装有玩具娃娃的避孕套朝高锟扔去,暗讽学校“蒙蔽”学生。


面对学生的挑衅和侮辱,胸襟宽阔的高锟既没有生气,也没有惩罚。他认为,让学生表达意见,才知道他们在想什么。将来,学生思考自己的所言所行,才会懂得成长。


担任校长时的高锟(左一)


高锟退休前,中大校报的编辑再次发文讽刺,标题是:“八年校长一事无成”。


殊不知,高锟每年都会亲笔写信给学生会和校报,感谢他们的工作。高锟还每年自掏腰包,私下捐给这两个组织各两万港币的补助金,请他们自行分配给家境比较困难的同学。


1996年,高锟从香港中文大学退休,转而担任香港高科桥集团有限公司(TranStech Services Group Ltd)主席兼行政总裁,致力于科研成果的转化。


这一年,为了表彰高锟对科学事业做出的贡献,中国科学院紫金山天文台将一颗国际编号为“3463”的小行星,命名为“高锟星”。


获颁“高锟星”证书


同样是1996年,高锟当选了中国科学院的外籍院士。


█ 荣获诺奖,名至实归


2003年左右,高锟被诊断出患有“阿尔兹海默综合征”,也就是我们俗称的“老年痴呆”。


随着病情的发展,高锟的记忆力、表达能力逐渐下降,经常不认得以往的熟人,言谈举止也变得缓慢。幸亏有高锟夫人黄美芸的细心照顾,高锟才能够维持较好的精神状态。


高锟和夫人黄美芸


2008年,为了离子女更近,高锟和夫人移居美国,住在加州旧金山附近的山景城


2009年10月6日,瑞典皇家科学院在斯德哥尔摩宣布,高锟因其对光纤事业的重要贡献,与另外两名美国科学家威拉德·博伊尔和乔治·史密斯(发明了CCD电荷耦合器件)共同获得了当年的诺贝尔物理学奖


公布获奖名单现场


消息一出,引发了全球尤其是华人媒体的强烈关注。此时,距离高锟论文发布,已经过去了43年。高锟本人,也已经76岁高龄。 


公布获奖当天的高锟


虽然身体状态不佳,高锟仍在夫人的陪同下,亲自到瑞典首都斯德哥尔摩出席颁奖仪式。


考虑到他的特殊情况,主办方破例免除了他的颁奖礼仪。他不需要走到台中领奖、鞠躬三次,而是瑞典国王卡尔十六世·古斯塔夫走到他面前,给他颁奖。高锟的获奖演讲,也是夫人黄美芸代劳。


颁奖现场


高锟获奖后返港,受到了香港特区政府和人民的热烈欢迎。香港特首曾荫权、诺贝尔奖得主杨振宁及莫理斯出席迎接仪式。近百名记者蜂拥而至,争相对高锟进行采访。


然而此时的高锟,根本已经搞不清楚什么是诺贝尔奖了。他只能在太太的搀扶之下,用笑容向众人进行回应。



不久后,高锟将诺贝尔奖牌、奖状及另外17个奖项,永久捐赠给了自己曾经工作过的香港中文大学。


2018年9月23日,高锟教授于香港逝世,享年84岁。告别仪式上,香港特首林郑月娥亲自到场扶灵。


2021年11月4日,为了纪念高锟诞辰88周年,谷歌公司推出一个纪念涂鸦:




█ 结语


回顾高锟的一生,我们会发现,他是一个极其乐观的人。他的几乎每一张照片,都展示了纯真的笑容,真的像一个孩子一样。


他从来不计较别人对自己的攻击,对名利也看得很淡。作为光纤之父,他没有申请光纤的专利,放弃了成为世界上首富的机会。


他是这么说的:“香港首富、全球首富,对我来说完全没有意义。我无后悔、也无怨言,因为如果事事以金钱为重,一定不会有今日光纤的成果。


他还说:“我也是一个普通人,在世界上行走一圈, 能留下一点脚印,我已经心满意足。”


言语之间,充分展现了他豁达的人生态度,以及广阔的胸襟。


最后,让我们用美国前总统奥巴马的评语来结束今天的文章:


“你(指高锟)的研究完全改变了世界,促进了美国及世界经济的发展,我本人为你而感到骄傲,世界欠你一个极大人情。


致敬!伟大的光纤之父,高锟!



—— 全文完 ——


参考文献:

1、《高锟的中国故事》,倪兰,通信世界,2009

2、《潮平岸阔——高锟自传》,高锟,四川文艺出版社,2007

3、《纪念高锟,蒋志明,金山报,2018

4、百度百科,维基百科,高锟词条


鲜枣课堂 学通信,学5G,就上鲜枣课堂!
评论
  • 光伏逆变器是一种高效的能量转换设备,它能够将光伏太阳能板(PV)产生的不稳定的直流电压转换成与市电频率同步的交流电。这种转换后的电能不仅可以回馈至商用输电网络,还能供独立电网系统使用。光伏逆变器在商业光伏储能电站和家庭独立储能系统等应用领域中得到了广泛的应用。光耦合器,以其高速信号传输、出色的共模抑制比以及单向信号传输和光电隔离的特性,在光伏逆变器中扮演着至关重要的角色。它确保了系统的安全隔离、干扰的有效隔离以及通信信号的精准传输。光耦合器的使用不仅提高了系统的稳定性和安全性,而且由于其低功耗的
    晶台光耦 2025-01-09 09:58 90浏览
  • 在当前人工智能(AI)与物联网(IoT)的快速发展趋势下,各行各业的数字转型与自动化进程正以惊人的速度持续进行。如今企业在设计与营运技术系统时所面临的挑战不仅是技术本身,更包含硬件设施、第三方软件及配件等复杂的外部因素。然而这些系统往往讲究更精密的设计与高稳定性,哪怕是任何一个小小的问题,都可能对整体业务运作造成严重影响。 POS应用环境与客户需求以本次分享的客户个案为例,该客户是一家全球领先的信息技术服务与数字解决方案提供商,遭遇到一个由他们所开发的POS机(Point of Sal
    百佳泰测试实验室 2025-01-09 17:35 125浏览
  • 1月9日,在2025国际消费电子展览会(CES)期间,广和通发布集智能语音交互及翻译、4G/5G全球漫游、随身热点、智能娱乐、充电续航等功能于一体的AI Buddy(AI陪伴)产品及解决方案,创新AI智能终端新品类。AI Buddy是一款信用卡尺寸的掌中轻薄智能设备,为用户带来实时翻译、个性化AI语音交互助手、AI影像识别、多模型账户服务、漫游资费服务、快速入网注册等高品质体验。为丰富用户视觉、听觉的智能化体验,AI Buddy通过蓝牙、Wi-Fi可配套OWS耳机、智能眼镜、智能音箱、智能手环遥
    物吾悟小通 2025-01-09 18:21 73浏览
  • 1月7日-10日,2025年国际消费电子产品展览会(CES 2025)盛大举行,广和通发布Fibocom AI Stack,赋智千行百业端侧应用。Fibocom AI Stack提供集高性能模组、AI工具链、高性能推理引擎、海量模型、支持与服务一体化的端侧AI解决方案,帮助智能设备快速实现AI能力商用。为适应不同端侧场景的应用,AI Stack具备海量端侧AI模型及行业端侧模型,基于不同等级算力的芯片平台或模组,Fibocom AI Stack可将TensorFlow、PyTorch、ONNX、
    物吾悟小通 2025-01-08 18:17 87浏览
  • HDMI 2.2 规格将至,开启视听新境界2025年1月6日,HDMI Forum, Inc. 宣布即将发布HDMI规范2.2版本。新HDMI规范为规模庞大的 HDMI 生态系统带来更多选择,为创建、分发和体验理想的终端用户效果提供更先进的解决方案。新技术为电视、电影和游戏工作室等内容制作商在当前和未来提供更高质量的选择,同时实现多种分发平台。96Gbps的更高带宽和新一代 HDMI 固定比率速率传输(Fixed Rate Link)技术为各种设备应用提供更优质的音频和视频。终端用户显示器能以最
    百佳泰测试实验室 2025-01-09 17:33 131浏览
  • 在智能网联汽车中,各种通信技术如2G/3G/4G/5G、GNSS(全球导航卫星系统)、V2X(车联网通信)等在行业内被广泛使用。这些技术让汽车能够实现紧急呼叫、在线娱乐、导航等多种功能。EMC测试就是为了确保在复杂电磁环境下,汽车的通信系统仍然可以正常工作,保护驾乘者的安全。参考《QCT-基于LTE-V2X直连通信的车载信息交互系统技术要求及试验方法-1》标准10.5电磁兼容试验方法,下面将会从整车功能层面为大家解读V2X整车电磁兼容试验的过程。测试过程揭秘1. 设备准备为了进行电磁兼容试验,技
    北汇信息 2025-01-09 11:24 109浏览
  • 职场是人生的重要战场,既是谋生之地,也是实现个人价值的平台。然而,有些思维方式却会悄无声息地拖住你的后腿,让你原地踏步甚至退步。今天,我们就来聊聊职场中最忌讳的五种思维方式,看看自己有没有中招。1. 固步自封的思维在职场中,最可怕的事情莫过于自满于现状,拒绝学习和改变。世界在不断变化,行业的趋势、技术的革新都在要求我们与时俱进。如果你总觉得自己的方法最优,或者害怕尝试新事物,那就很容易被淘汰。与其等待机会找上门,不如主动出击,保持学习和探索的心态。加入优思学院,可以帮助你快速提升自己,与行业前沿
    优思学院 2025-01-09 15:48 112浏览
  • 根据环洋市场咨询(Global Info Research)项目团队最新调研,预计2030年全球中空长航时无人机产值达到9009百万美元,2024-2030年期间年复合增长率CAGR为8.0%。 环洋市场咨询机构出版了的【全球中空长航时无人机行业总体规模、主要厂商及IPO上市调研报告,2025-2031】研究全球中空长航时无人机总体规模,包括产量、产值、消费量、主要生产地区、主要生产商及市场份额,同时分析中空长航时无人机市场主要驱动因素、阻碍因素、市场机遇、挑战、新产品发布等。报告从中空长航时
    GIRtina 2025-01-09 10:35 109浏览
  • Snyk 是一家为开发人员提供安全平台的公司,致力于协助他们构建安全的应用程序,并为安全团队提供应对数字世界挑战的工具。以下为 Snyk 如何通过 CircleCI 实现其“交付”使命的案例分析。一、Snyk 的挑战随着客户对安全工具需求的不断增长,Snyk 的开发团队面临多重挑战:加速交付的需求:Snyk 的核心目标是为开发者提供更快、更可靠的安全解决方案,但他们的现有 CI/CD 工具(TravisCI)运行缓慢,无法满足快速开发和部署的要求。扩展能力不足:随着团队规模和代码库的不断扩大,S
    艾体宝IT 2025-01-10 15:52 74浏览
  • 「他明明跟我同梯进来,为什么就是升得比我快?」许多人都有这样的疑问:明明就战绩也不比隔壁同事差,升迁之路却比别人苦。其实,之间的差异就在于「领导力」。並非必须当管理者才需要「领导力」,而是散发领导力特质的人,才更容易被晓明。许多领导力和特质,都可以通过努力和学习获得,因此就算不是天生的领导者,也能成为一个具备领导魅力的人,进而被老板看见,向你伸出升迁的橘子枝。领导力是什么?领导力是一种能力或特质,甚至可以说是一种「影响力」。好的领导者通常具备影响和鼓励他人的能力,并导引他们朝着共同的目标和愿景前
    优思学院 2025-01-08 14:54 99浏览
  • 故障现象一辆2017款东风风神AX7车,搭载DFMA14T发动机,累计行驶里程约为13.7万km。该车冷起动后怠速运转正常,热机后怠速运转不稳,组合仪表上的发动机转速表指针上下轻微抖动。 故障诊断 用故障检测仪检测,发动机控制单元中无故障代码存储;读取发动机数据流,发现进气歧管绝对压力波动明显,有时能达到69 kPa,明显偏高,推断可能的原因有:进气系统漏气;进气歧管绝对压力传感器信号失真;发动机机械故障。首先从节气门处打烟雾,没有发现进气管周围有漏气的地方;接着拔下进气管上的两个真空
    虹科Pico汽车示波器 2025-01-08 16:51 130浏览
  • 一个真正的质量工程师(QE)必须将一件产品设计的“意图”与系统的可制造性、可服务性以及资源在现实中实现设计和产品的能力结合起来。所以,可以说,这确实是一种工程学科。我们常开玩笑说,质量工程师是工程领域里的「侦探」、「警察」或「律师」,守护神是"墨菲”,信奉的哲学就是「墨菲定律」。(注:墨菲定律是一种启发性原则,常被表述为:任何可能出错的事情最终都会出错。)做质量工程师的,有时会不受欢迎,也会被忽视,甚至可能遭遇主动或被动的阻碍,而一旦出了问题,责任往往就落在质量工程师的头上。虽然质量工程师并不负
    优思学院 2025-01-09 11:48 122浏览
  •  在全球能源结构加速向清洁、可再生方向转型的今天,风力发电作为一种绿色能源,已成为各国新能源发展的重要组成部分。然而,风力发电系统在复杂的环境中长时间运行,对系统的安全性、稳定性和抗干扰能力提出了极高要求。光耦(光电耦合器)作为一种电气隔离与信号传输器件,凭借其优秀的隔离保护性能和信号传输能力,已成为风力发电系统中不可或缺的关键组件。 风力发电系统对隔离与控制的需求风力发电系统中,包括发电机、变流器、变压器和控制系统等多个部分,通常工作在高压、大功率的环境中。光耦在这里扮演了
    晶台光耦 2025-01-08 16:03 89浏览
  • 在过去十年中,自动驾驶和高级驾驶辅助系统(AD/ADAS)软件与硬件的快速发展对多传感器数据采集的设计需求提出了更高的要求。然而,目前仍缺乏能够高质量集成多传感器数据采集的解决方案。康谋ADTF正是应运而生,它提供了一个广受认可和广泛引用的软件框架,包含模块化的标准化应用程序和工具,旨在为ADAS功能的开发提供一站式体验。一、ADTF的关键之处!无论是奥迪、大众、宝马还是梅赛德斯-奔驰:他们都依赖我们不断发展的ADTF来开发智能驾驶辅助解决方案,直至实现自动驾驶的目标。从新功能的最初构思到批量生
    康谋 2025-01-09 10:04 108浏览
  • 车机导航有看没有懂?智能汽车语系在地化不可轻忽!随着智能汽车市场全球化的蓬勃发展,近年来不同国家地区的「Automotive Localization」(汽车在地化)布局成为兵家必争之地,同时也是车厂在各国当地市场非常关键的营销利器。汽车在地化过程中举足轻重的「汽车语系在地化」,则是透过智能汽车产品文字与服务内容的设计订制,以对应不同国家地区用户的使用习惯偏好,除了让当地车主更能清楚理解车辆功能,也能进一步提高品牌满意度。客户问题与难处某车厂客户预计在台湾市场推出新一代车款,却由于车机导航开发人
    百佳泰测试实验室 2025-01-09 17:47 56浏览
我要评论
10
点击右上角,分享到朋友圈 我知道啦
请使用浏览器分享功能 我知道啦