光纤之父高锟：迟来的荣耀

    五十年前，一个华裔工程师高锟（Charles Kao）发表了一篇论文，彻底改变了现代通信方式。

　　1966 年，当时只有 32 岁的高锟发表了题为《光频率介质纤维表面波导》的论文，提出了光导纤维在通讯上应用的基本原理，大胆设想用纯净的玻璃代替铜线，通过光来传送信号。

　　高锟因为这篇论文，被称为是“光纤之父”。然而，在真正被外界认可之前，高锟一度被讽刺是“痴人做梦”。

　　发表论文的时候，高锟正在英国标准电信实验有限公司（STL）当工程师。当时正处于通讯事业的变革时代，传统的电通信方式已不能满足人们的需要，很多研究者意识到是时候该改善通讯设施。

　　那时候，做通讯技术最先进、最权威的是贝尔实验室，而热门的通信技术是毫米波通信。贝尔实验室的研究重点还是空心光波导。因此，这篇论文刚发表时，并没有在通讯行业引起很大的回响，做同类研究的不多，主流的研究室都不看好光纤通信。

　　在高锟发表论文前，其实贝尔实验室的 Rudolf Kompfner 也有研究光纤，只是 Rudolf 打算用玻璃纤维来传输激光，不过他考虑到的是世界上并没有太多能用到的纯净玻璃，后来还是放弃了这个项目。

　　法国人Werts 和Spitz 也有研究光纤通信，不过高锟的论文发表恰好比他们早了两个月，而这两个人后来因为没有研究资金，不得不放弃研究。

　　这些巧合，使得他们跟光纤通讯失之交臂。

　　其实，本来高锟的工作重点是研究和改进微波传送通讯系统。研究了三年后，他发现这个技术面临着各种限制，没办法从根本改善通讯。高锟的在 STL 的上司 Antoni Karbowiak 带领着他，寻找了另一种不同的方法。

　　Antoni 希望用光通讯来取代传统的毫米波通讯技术。他试图使用薄膜波导结构来实现传输，研究了很久但一直没办法实现，就在研究到了最后时期的时候，Antoni 离开了 STL 去了澳洲任教（另一个悲伤的故事……）。

　　高锟和另一个同事 George Hockham 继承并改进了Antoni 的研究，高锟放弃了薄膜波导结构，改用玻璃纤维进行传输。通过研究波导的结构和介质的损耗性质，发现了玻璃纤维的损耗是由于玻璃中的金属杂质引起的，高纯度的玻璃介质能实现光通信，最后还计算出当玻璃介质的损耗低于 20dB/km 时，便可实现光速通讯。

　　要做出损耗低于 20dB/km 的玻璃纤维并不是一件容易的事，要知道当时世界上最好的光学玻璃是德国的 Ziss 照相机镜头，其损耗是 700dB/km，常规玻璃损耗约为几万 dB/km。因此，当时贝尔实验室的权威专家都断定光纤通讯没有前途，而是继续致力于研究空心光波导系统。高锟访问贝尔实验室，想寻求帮助时，还受到了冷遇。

　　不过高锟并没有因此灰心。为了找到那种“没有杂质的玻璃”，高锟跑了很多地方，去了许多玻璃工厂。

　　高锟的执着打动了英国国防部和英国邮政总局。1967 年，英国邮政总局拨款 1200 万英磅给高锟研究纤维光学。

　　当时世界最大的玻璃公司 Corning（康宁，iPhone 屏幕上的保护玻璃就是他家的）看完高锟的研究后，斥资 3000 万美元，在 1970 年首次研制成功损耗为 20dB/km 光纤。

康宁公司制造的世界第一根光纤

    看到了光纤通讯的可行性后，贝尔实验室的研究员开始相信高锟的研究，在 1970 年也开始研究光纤通讯，1972 年停止了所有的空心光波导研究。1973 年，美国贝尔实验室研制的光纤损耗降低到 2.5dB/km。

　　经过高锟的努力，在 1981 年，第一个光纤系统面世。

　　高锟曾说过，所有的科学家都应该固执，都要觉得自己是对的，否则不会成功。是的，正因为他的固执，我们才能迎来光纤通信的时代。

　　2009 年，76 岁的高琨因“开创性的研究与发展光纤通讯系统中低损耗光纤”而获得诺贝尔奖。在此前，诺贝尔奖偏重于基础研究领域的成果，高锟是首位以应用物理研究获诺贝尔物理学奖的人。

　　高锟在早些年接受采访的时候说过：

　　目前，没有其他物质可以代替光纤。我认为，如果有，起码要一千年之后。但是，请不要相信我说的话，因为我自己就从来都不相信什么专家的话。

　　光纤大幅度提高了信息传输速度，构成了通信网、互联网和电视网，光纤通信已是人们生活和工作的必需品。如果当年高锟相信了贝尔实验室的权威专家，怀疑自己的研究，那也就没有现在的互联网生活。敢于质疑权威的人，才能获得最终的成果。