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赵梓森:兴趣成就的“中国光纤之父”—新闻—

发布时间:2017-12-04 阅读:

  赵子森:对“中国纤维之父”的成就感兴趣 - 新闻 - 科学网

  1932年生于上海。 1954年毕业于上海交通大学电信系。邮电部武汉邮电科学研究院高级工程师兼总工程师,中国武汉光谷首席科学家。 1995年当选为中国工程院院士。 1977年在极为原始的条件下研制出我国第一条实用光纤,采用石英光纤作为传输介质,半导体激光器作为光源,脉冲编码调制为通信标准的方案,建立了中国的光纤通信技术体系。领导科研技术队伍建立贯穿全国的光纤通信线路,主导和引进国外先进制造技术,发展中国光纤通信产业,倡导和支持建立武汉光谷世界“成为中国最大的光电产品研发基地。曾多次获得国家和省级科技进步奖,多名人大代表和主席团成员。由于光纤通信领域的开拓性成果,被誉为中国光纤之父。

  何金波

  现在,随时随地上网,舒适地享受宽带接入带来的便利,我们不得不提及中国的赵紫祯院士。他从小就对科学与工程和生产感兴趣,1973年初接触有兴趣的光通信专业人士后,投身于这个事业。他克服了难以想象的困难,推动了中国将光纤通信纳入国家通信发展战略,开发了中国第一条实用光纤,并建立了中国的光纤通信技术方案,建立了光纤通信线路与全国有联系,把纤维推广到家庭工程,在赵子森的一生中,他对实用科技兴趣的不懈追求,使他成为服务国家的理想人选。

  学习:对不放弃不感兴趣

  赵子森1932年生于上海卢湾区一家小服装车间家庭。他的兴趣广泛,特别是在科学和生产方面。他还在小学和初中,他制造氢气球,矿石收音机,滑翔机模型和小提琴。 1937年8月,淞沪大战爆发时,日军抓住了家中新建的房屋。全家人不得不在生活的艰辛中漫步,流浪,促使他们树立起小康的理想。当他从1949年高中毕业时,他试图追求感兴趣的实际和性的主题。他从浙江大学农学系复旦大学生物系退学,两次重新进入高考。最后,他在1950年参加了上海交通大学电气工程系电信专业人员为他未来光纤接触和发展奠定了基础。

  1954年大学毕业后,被派到武汉邮电学校任教。他在教授基础学科的同时,并没有忘记刻苦学习实际的交流知识。虽然他因为学术问题上的专业化而多次受到政治迫害和攻击,但他始终相信自己会有用,一直痴迷于自己的一些小小的兴趣和技术发明。在文革期间,他白天参加政治学习,晚上在家里偷偷打开自己的电视机和高端收音机,为以后的光纤研究奠定了坚实的理论基础。艰苦的工作回报,他的不懈努力不断得到回报。 1959年,他领导小组开发了一个可解的三阶微分方程模拟计算机。他在武汉大学五年成果展上成功亮相,并被授予武汉大学科技成果一等奖,1964年,他的独立计算提出了0-解梅森公式,简明实用,得到了学术界的高度评价。 1973年,他将太阳光作为平行光源,主导国家级大气激光通信工程多年研究,很少有长期的突破,这些理论研究和实践成果不仅是结果他多年来对科学研究兴趣的不断积累,也反映了他的科学才华和才干,从此,领导和同事一致认可他为技术专家,认为自己有很多的科学研究,后来说服领导和促进了光纤发展积累了人力资本。

  纤维:假设青山不放松

  当许多同事在1973年高兴地鼓励大气激光通信问题的解决时,赵祖深非常冷静地看到技术受到天气和障碍的限制,难以有良好的发展前景。他开始思考新的沟通方式听说玻璃纤维(光纤)能够沟通,他急切地到湖北省图书馆找到了由美籍华裔科学家查尔斯·高(Charles Kao)首先发表的论文“光学媒体光波导”于1966年进行光纤通信,并初步批准了光纤通信技术的可行性和巨大的发展潜力。后来他通过多种途径了解到,美英等发达国家在光纤通信技术发展初期已经取得了初步成效后,更加信服自己的判断,为光纤通信找到了绿灯。就他的性格而言,如果他选择青山,就很难放松。但那个时候,中国不仅是一个领导者,而且也是一个研究者,由于长期的政治运动和信息封锁,他们不相信玻璃之间的沟通。怎么做?赵紫森意识到机会不是等待,而是要争取胜利。他抓住一切机遇,不遗余力地呼吁和说服各级领导支持和发展中国的光通信研究,最终抓住三大机遇。

  1973年5月,他第一次作为技术代表出席了刚刚回国访问的着名科学家钱伟长的邮电研究与规划全国大会。听说美国已经暗中发明了一种成功的实用光纤的事实,匆匆,感慨不已,难以说服会议的领导人积极创造光纤发展工作的条件,列入今后的研究计划首次推动光纤发展成为一个普遍的研究课题。二是1974年10月,他的创新提出符合中国国情的光纤通信技术解决方案(石英光纤作为传输介质,半导体激光器作为光源,脉码调制为通信系统),由国务院科学技术办公室在争论中,击败已有研究基础,研究实力明显强于自身的竞争单位,首次把光纤发展项目纳入国情确定了我国光纤发展的正确方向,第三次是1977年5月,在邮电部大庆工业科技展上,他演示了使用黑白电视由自己开发的光纤传输的信号,被Mini称赞和赞赏邮电钟福祥。光纤通信因此被打破作为国家重点科研项目,导致其单位放弃原来关键的重点,确定原来的目标而不是整个医院来处理光纤通信,并任命为技术总监,带动了医院的光纤通信技术研究,中国的光纤通信研究进入了快车道。

  技术:突破一步一步研究

  发展光纤通信,赢得政策和单位的支持,但万里长征迈出了第一步。根据赵紫森提出的建议,光纤通信(光纤,激光,通信设备)三大基本要素在我国落后的生产设备和工艺条件下都是空白的,都需要自己解决问题。

  第一步是开发实用的光纤(理论上石英的纯度高于109,光损失低于20dB / km)。当时的情况是,虽然光纤的发展是通过背靠背的辩论融入国家的问题,但武汉邮科内部并没有真正重视内部研究。没有为此目的建立团队和专门的实验室。他终于设法说服领导层把一间废弃的厕所旁边的厕所改造成一间破旧的实验室。他和10位志同道合的同事一样,用最简单的实验设备(电炉,试管和酒精灯等),最简单的工艺(烧烤)和最基本的原料(四氯化硅,氧气)比一年前数千次熔炼纯度高(杂质10-9)的石英玻璃。在这个测试的基础上,他们使用改进的CVD(MCVD)方法主动地创建了300多个图纸。他们用医院里的二手车床和机械部件制造了一台拉丝机。最后在一九七七年一月份成功完成了我们第一个实用型短波长(0.85微米)和阶梯型石英光纤(长度17米,损耗300 dB / km)的成功生产。经过近三年的试制和探索,1980年4月,长波长光纤的最小损耗值达到0.29dB / km,达到1.55μm/ km,最终达到了实际应用要求。

  第二步是开发半导体激光器。当时中国当时的工业和技术水平需要很长时间才能完全依靠自力更生,这将大大拖延我国光纤通信的普及和应用,有机会被派往美国访问美国,与美国半导体激光器发明人谢招金博士谈判技术合作协议,为了突破技术壁垒,美国要分别在美国和中国建立工厂,并利用谢兆银所享有的美国专利技术生产长波长半导体激光器,1979年9月被邀请参观的谢招进中国与武汉邮电局签署协议,正式在中国成立工厂,成立长江激光电子有限公司,赵子森中国技术代表和校长。但赵紫森清楚地意识到,引进技术是为了更好的借鉴,绝不能单靠依靠。经过对员工的认真考察,他大胆地使用了公司年轻有为的李宁(女)作为集团的带头人领导了激光器的自主研发,经过两年多的努力,以中国为龙头的长江激光电子有限公司于1981年9月终于研制出具有自主知识产权的第一台长波长半导体激光器,摆脱了依靠美国技术的历史。

  第三步是沟通问题。根据赵紫森在背靠背辩论中提出的技术建议,导光信号必须是数字信号,需要数字通信机(PCM)。但是,根据半导体集成块的PCM要求,即使在发达国家当时还没有发展起来,这成为解决传播者问题的绊脚石,同时也碰到了一些同类型的科研机构。不过,赵子did没有退缩或等待。根据他扎实的沟通理论知识,他认为在开发半导体集成块之前只是时间问题。在开发之前,可​​以暂时用脉冲相位调制代替。随后的发展再次证明了他的准确愿景。首先,武汉邮科院采用这种方案开发了一种可用于光纤通信实践的通信设备,并在实验中取得了成功。其次,国际社会终于制定了符合通信半导体集成块的技术要求。赵紫森指导研究小组利用这些流形,迅速开发了一台PCM二代机和三代机,成功应用于中国第一条实用光纤线82工程,使武汉邮科院在光纤通信发展中获得了领导部的领导信任和支持,取得了中国光通信优势的发展。

  勃起:南北长短

  在材料和设备研究和测试验证完成后,接下来是实际的光纤线路建立。 1981年9月,邮电部和国家科委决定在武汉建立实用的光缆通信系统,目的是通过实际使用,通过定型完成商业试验。由于有限的在1982年完成,它被称为82个项目。根据设计方案,该项目是本地电话局的接力项目。该项目的主要技术指标是:传输速率为8.448Mb / s,传输容量为120个本地电话信道,中继距离为6km,线路长度为13.3km,长江,汉江贯穿武汉三镇,连接四市武汉分行。与开发过程中的测试电路相比,该项目存在两个最为突出的困难:一是线长,这就需要光纤量产。光纤生产包括熔化,拉拔,测试,塑料四个基本环节,每个环节还包括其他子过程。特别是拉丝环节,为了兼顾光纤的质量和产量,还需要克服许多技术难题。赵紫诚还记忆犹新地回想起这些困难:拉丝机就是这样,上面有一根玻璃棒,加上炉子,温度升高了,就软了,一边拉它,然后下一个量,但是在量之前,如果玻璃受热时会遇到空气冷却,会开裂,如果有裂缝,光纤就不会坚固。 82结构的另一个难点是光纤在远距离传输过程中可能会被损坏,也就是折点。无论是悬浮在空中还是埋在地下,意外的破裂都是不可避免的。其中一些断点很明显,很容易找到。别人很微妙,很难找到。为此,一方面要开发光纤断点检测设备,另一方面还要在待机,故障排除几年后紫自谈到硬光纤通信的实用阶段,最深的印象就是时间不管白天黑夜,不管冷热,随时检修。由于缺乏早期维修经验和检修设备,每次都派出相关人员。赵子森和二十多位同事在院子里挤在一辆名义容量为八人的面包车里跑来跑去。 1982年12月31日,中国首个光纤通信实用系统第82个项目按计划正式启动,并正式进入武汉市电信局网络,标志着中国进入光纤数字通信时代。

  随着82工程的成功入驻,1983年5月,赵子森晋升为武汉邮科院总工程师。在他的领导下,他还完成了数十个短,长光纤通信安装工程。其中汉水景沙项目(武汉 - 荆州 - 沙市)于1987年建成,全长244.86公里,被用作我国类似行业的示范点。北京 - 武汉 - 广州3,046公里的京汉广州项目是1993年建成的,是中国乃至世界上最长的架空光缆通信线路。覆盖北京,湖北,湖南,广东等6个省市。工程师为了解决原来的140Mb / s传输设备不适合中小城市的电路条件,他特意开发了一款140Mb / s1B1H编码机。由于北京与广州的温差较大,导致光纤应力下的信号传输延迟。赵紫森指示毛谦解决问题,确保这种远距离光纤传输延迟小于规定的14微秒。为了方便沿途省市维修工程维护,他们还首次在项目监测中使用中文终端显示。京武广空架空光缆项目的开通,不仅有效缓解了京广线沿线通信线路的紧张局面,而且对打通国家光纤通信线路起到了很好的调节作用。在不到10年的时间里,赵子森和他的团队把大容量高速光纤通信线路连接到沿海,完成了中国信息高速公路的建设。

  行业:支持建立大型光谷

  如果用人体血液循环系统作为比喻,京汉项目只是光纤通信线路的动脉。光纤通信应在每个城市和乡村进行。实现光纤入户,大量分支动脉,小动脉和微血管血管网络。因此,依靠武汉邮电科学院和国内少数几个单位来生产相关材料和设备显然是不够的。中国的工业化和规模化光纤和光电子产品必须加强。 1983年,国家计委和邮电部考虑到我国工业基础薄弱。为了使光纤通信,光纤光缆产业迅速形成,决定寻求对外合作,武汉邮科院被指定为责任单位。 1984年,邮电部,湖北省和武汉市就武汉邮电部武汉交通光纤工厂,赵自森先生为中国首席技术官达成了协议。经过认真的调查和艰苦的谈判,他于1985年与荷兰飞利浦达成协议,成立合资公司长飞飞机公司。长飞公司成立于1988年,1992年建成投产,但由于产业基础薄弱,国产光纤与国际先进水平的差距还很大,从1988年至1998年,建成了八条纵八横的光纤干线系列产品,从康宁公司进口光纤,面对长飞公司在发展初期面临的技术难题,始终处于一线指导,不断帮助公司提高技术水平,经过6年多的发展,到1998年,长飞公司生产的光纤质量已接近世界先进水平产量突破100万公里。现在公司的技术和市场份额已经超过了与飞利浦早期的技术合作,成为中国第一,世界领先的大公司。长飞公司的成立和发展,抑制了国外产品对中国光纤产业的控制,使中国的光纤产业从弱到强,最终成为世界上最大的光纤制造国。

  美国有一个硅谷,中国有一个光谷。武汉光谷拥有中国最大的光纤,光纤和光电子器件生产基地,最大的光通信技术研发基地,在中国光电信息领域参与国际竞争的标志性品牌。这个光谷建立起源不可忽视的赵紫森。 1995年,赵紫森被选为中国工程院院士在中国光纤通信领域的开创性工作和突出贡献。同年,他首先提出要加快武汉光电产业的发展,把武汉建成国家级光电子产业基地。 2000年5月7日,湖北省科学技术协会主持召开了武汉光谷学术委员会专家座谈会,会上由赵子森等26位院士和专家参加了“加速”技术创新和发展中国的光电信息产业中国的光电信息产业基地在中国光谷,意在设置国家的力量,推动中国光电信息产业的改组和扩张,形成武汉光电产业示范效应和名牌效应2000年5月31日,武汉中国光谷领导小组聘请赵子森,李德仁院士为首席科学家,2001年2月28日,科学部正式批准成立国家武汉光电子信息产业化基地,命名为武汉光谷,建成后,光谷的目标很快就达成了。从2001年的项目审批到2007年,不到六年的时间,武汉中国光谷已经成为世界上最大的光电研究和生产基地。

  在接受赵院士的采访时,他多次讲述了四四十年的故事。曾经是上海交大的一个同学聚会,有一个总是排在同学头上的同学说:赵子森,我们在上海交大学习这么一点点沟通,你一直没有上过研究生,而且被分配到武汉邮电大学这么小的单位,最后是怎么拿出这么多成绩,当选院士呢?赵院士回应:虽然本科只有四年,但毕业四十年后,我坚持每天晚上在家学习啊!是的,这所大学四年来很短,但大学四十年来学习并不容易。什么力量促使赵院士四十年来坚持学习和学习?每当问他这个问题,他都毫不犹豫地回答:兴趣。当被问及向有志成为科学家的年轻人提出建议时,他也一直坚定地说:“兴趣是最重要的,事实上,综观赵的人生,正是对科学研究和生产的坚定的兴趣,促使他创造,弘扬和确立了中国光纤通信事业,从而实现了科学为国服务的理想。

  (华中师范大学心理学系副教授)

  ①1940年,小学四年级学生赵子森在国内制作滑翔机模型。

  ②1995年世界纤维之父,诺贝尔奖获得者高锟(左)向赵紫森赠送纪念品。

  ③1977年,武汉邮科院赵子诚(左二)与同事讨论了石英玻璃的熔化问题。

  ④1980年赵子,,武汉邮电学院(右三)解释光缆发展历程。

  从光通信发展的高Award奖得主

  ■中国工程院院士赵自森

  2009年10月,在得知中国科学家高锟2009年获得诺贝尔物理学奖的好消息后,赵紫森高兴地写了一篇祝贺高锟获奖的文章,亲切地回忆了珍贵的作品作为中国光纤之父,Zizi ZEN院士虽然为我国光纤通信技术的发展作出了开创性的贡献,但他仍多次作出了适度公告:第一批实用光学在我国成功开发的纤维曾经在理论上遭受过高锟先生的重要启示。曾子滋院士还在文中阐述了最新的光纤通信技术,实用的发纤技术,一度在理论上受到高先生的重要启发。赵子森院士还阐述了光纤通信技术的最新发展和光纤通信前景光明的前景。本文对公众了解业界对光纤通信和光纤发展的了解具有重要意义。

  1979年,随着邮电部代表团赴意大利参加国际光纤通信大会,我第一次遇到了高锟,他是会议的领导者。我们去看望他,试图用英语和他谈话,但他说他会说中文,用中文。他告诉我:中国名字查尔斯·K,英文名字叫查尔斯·Kao,1933年生于中国上海。 12岁的时候,我父亲在大陆有一位律师。我们很高兴见到双方。

  我早就听说过玻璃纤维应该用于通讯的建议,要求光纤光纤损耗为20dB / km。当时大多数人都认为这是不可能的,包括我也是。因为当时世界上最好的玻璃是相机镜头玻璃,损耗是700分贝/公里,窗玻璃的损失是X分贝/公里。 1972年底,笔者从文献中找到:美国康宁玻璃公司实际上开发了一种光纤样本,损失小于20dB / km,长20米,据说斥资3000万美元,认为“我认识到光纤通信是可能的,并将导致通信技术的革命!然后,我找到了Charles K. Charles在1966年的IEEE杂志上发表的原文,这篇文章阐述了光纤波导传输的理论指出采用光纤通信可以获得巨大的带宽,单模光波导结构模型被提出,但作为远距离通信,光纤损耗要求小于20 dB / km。因此,在1973年,我在武汉邮电大学(武汉邮电学院的前身)工作单位提出了研究光纤通信的课题。

  在文化界限的文化下,我们没有外援,克服了很多困难。我们在武汉邮电学院开发了一种实用的光纤。大约在1980年,Charles Kao在美国ITT国际电报电话公司任首席科学家,率代表团来我院参观和交流。当时正如代表团团长高先生所说:中国的光纤技术有这样的水平,我感到非常惊讶,中国的光纤通信有一个很好的开始。后来,我在国外和中国香港特别是香港的许多国际会议上遇到了高坤博士。因为他曾担任香港中文大学校长一段时间。 2003年,中国在武汉举办光纤通信国际交流。高坤博士应邀出席了会议。武汉邮科院在刚刚生日的时候为他举行了庆祝活动。他非常支持中国的光通信研究,他很谦虚,很友善!

  最近有记者问我:为什么现在诺贝尔奖呢?我的回答有以下几个原因:首先,诺贝尔奖过去主要集中在基础理论上,这次项目对应用有重大影响。其次,用光纤,没有高速光源不能起到宽带光通信的作用。 1976年,贝尔实验室建成了世界上第一条从华盛顿到亚特兰大的光纤通信线路,由于高速半导体激光器在世界上还没有成功开发,只能用低速LED作为光源,所以通信速度只有45Mbps,1982年1月,中国第一条建在武汉的光纤通信线路,也使用LED作为光源,通信速度为8Mbps,可容纳120个电话,而有线通信可以可容纳1800个电话。所以当时虽然有光纤通信,但很多人对光纤通信的评价很差。 1981年,世界上第一台半导体激光器研制成功,1984年,美国采用光纤通信的激光器的速度为144Mbps,可容纳1920路电话,放大电台的距离达数十公里,均超过有线通信1988年中国邮电部宣布:所有长途使用的光纤通信线路,不再使用有线通信线路。 1996年,成功开发了多种新型光电器件,如各种波长的激光器和滤光器,大大加快了光纤通信。现在的实验室光纤通信系统速度可达32Tbps(1T = 1000G)。 2005年,中国上海 - 杭州建成的光纤通信线路速度为3.2Tbps,电话线路容量达5000万条,是目前世界上最大的商用线路(863项目)。

  光纤通信带宽几乎是取之不尽,用之不竭!

  一般来说:最早的大多数人认为光纤通信是不可能的。后来虽然光纤通信已经实现,但由于光源等光电器件的不成熟,光纤通信的优越性无法得到充分利用。很多人对光纤通信的评价不高,不重视。现在光纤通信技术已经建立,光纤通信得到广泛应用,互联网和无线移动通信网络都必须在光纤网络上运行。人们的生活与光纤通信密切相关,可以这样说:光纤通信是信息时代的重要支柱,人们开始意识到光纤通信对人类至关重要!

  祝贺查尔斯·神钢获得诺贝尔奖!

  (选自:人民邮电,2009年10月15日,第五版,略有删减)

  “中国科技报”(2017-05-22第八版刻)

关键词: 自然科学