趙梓森

1932年出生于上海。1954年畢業(yè)于上海交通大學電信系。郵電部武漢郵政科學研究院高級工程師和總工程師，武漢·中國光谷首席科學家。1995年當選中國工程院院士。1977年在無比簡陋條件下研制出了中國第一根實用型光纖，采用石英光纖作傳輸介質、半導體激光器作光源、脈沖編碼調制為通信制式的方案建立了中國的光纖通信技術體系。領導科研技術團隊架設起貫通全國的光纖通信線路，主導借鑒和引進國外先進制造技術發(fā)展我國的光纖通信產(chǎn)業(yè)，倡議并支撐建立起武漢·中國光谷這個全球最大的光電產(chǎn)品研產(chǎn)基地。先后獲得多項國家級和省部級科學技術進步獎，數(shù)次當選為全國人大代表和主席團成員。因在光纖通信領域的開創(chuàng)性成就，被譽為“中國光纖之父”。

■賀金波

現(xiàn)在，當我們能隨時隨地上網(wǎng)、舒適享受寬帶接入帶來的信息便利之時，不得不提到“中國光纖之父”——趙梓森院士。他自幼對理工科和制作感興趣，1973年初接觸到感興趣的光纖通信專業(yè)后，就全身心投入到這項事業(yè)之中。他克服難以想象的各種困難，推動我國把光纖通信列入國家通信發(fā)展戰(zhàn)略，研制出我國第一根實用性光纖，創(chuàng)立了我國的光纖通信技術方案，架設起連通全國的光纖通信線路和推動光纖到戶工程�？v觀趙梓森的一生，是對實用科技興趣的不懈追求成就了他的科學報國理想。

求學：不達興趣不罷休

趙梓森1932年出生于上海盧灣區(qū)一個很小的制衣作坊家庭。他自幼興趣廣泛，尤偏于理科和制作，尚在小學和初中階段，就因陋就簡制造過氫氣球、礦石收音機、滑翔飛機模型和小提琴等。1937年8月，“淞滬會戰(zhàn)”爆發(fā)，日軍強占了他們家新蓋的房子，全家人被迫顛沛流離，遍嘗生活艱辛，因而促使其從小就樹立了科學救國的理想。1949年高中畢業(yè)時，因追求感興趣的動手性強的實用性學科，他先后從浙江大學農(nóng)藝系、復旦大學生物系退學，兩次重新參加高考，最后于1950年入讀上海交通大學電機系電信專業(yè)，為他日后接觸和研制光纖打下了基礎。

他1954年大學畢業(yè)后被分配到武漢郵電學校當老師，在教授基礎學科之余不忘刻苦鉆研實用通信知識，雖多次因為專攻學術問題遭受政治迫害和沖擊，但始終相信“天生我材必有用”，一直醉心于多項自己感興趣的小制作和技術發(fā)明。“文革”期間，他白天參加政治學習，晚上在家偷偷自制電視機和高端收音機，為后來的光纖研究奠定了扎實的理論基礎。功夫不負有心人，他的不懈努力不斷得到回報。1959年，他率領團隊研制的可解三階微分方程的模擬計算機，在“武漢市高校五年成就展覽會”上演示獲得成功，被授予“武漢市高校科技成果特等獎”。1964年，他獨立演算提出的 “0-∞法解網(wǎng)絡”解“梅森公式”因簡潔實用得到學術界高度評價。1973年，他采用太陽光做平行光源，主導解決了立項研究多年而長期鮮有突破的國家級大氣激光通信項目。這些理論研究和實踐成果，既是他多年專注于科研興趣不斷積累的結果，也是他科研天賦和能力的反映，從此領導和同事們一致認可他為“技術專家”，覺得他“搞科研很有一套”，這為他日后說服領導并促成光纖研制積累了人力資本。

光纖：咬定青山不放松

1973年主導解決了大氣激光通信難題后，當許多同事為此歡欣鼓舞之時，趙梓森卻非常冷靜地看到這種技術會受到天氣和障礙物的局限，難有好的發(fā)展前景，于是開始思考新的通信方式。在聽說玻璃絲（光纖）能夠通信后，他急切去湖北省圖書館找到華裔英籍科學家高錕于1966年首次發(fā)表的關于光纖通信的論文《光頻介質波導》抄寫閱讀，初步認可了光纖通信技術的可行性和巨大發(fā)展?jié)摿�。他后又通過多方了解，知道美國和英國等發(fā)達國家已經(jīng)在研制光纖通信技術并取得初步的成功后，更加堅信了自己的判斷，感覺找到了光纖通信這座“青山”。就他的性格而言，咬定青山就難以放松。但當時的中國，因為長期的政治運動和信息閉塞，不僅是領導層，就連科研人員都不相信玻璃絲可以通信。怎么辦？趙梓森意識到，機會不是坐等來的，而必須通過努力才能爭取到。他抓住一切可能的時機，不遺余力地呼吁和說服各層級領導支持和發(fā)展中國的光纖通信研究，并最終把握住了三次重大的機會。

第一次是1973年5月，他作為技術代表，在出席全國郵電科研規(guī)劃會議時，從剛訪美歸國的著名科學家錢偉長那里打聽到美國已經(jīng)秘密研制成功實用光纖的消息后，非常著急，感覺時不我待，硬是多方說服會議領導把“積極創(chuàng)造條件開展光導纖維研制工作”這句話列入到未來科研規(guī)劃中來，促使光導纖維研制第一次成為一般性研究課題。第二次是1974年10月，他創(chuàng)新性提出的符合我國國情的光纖通信研究技術方案（石英光纖作傳輸介質、半導體激光器作光源、脈沖編碼調制為通信制式），在國務院科技辦組織的“背靠背辯論”中，“擊敗”已經(jīng)有前期研究基礎且研究實力明顯強于自己的競爭單位，使光纖研制項目首次被納入到國家課題的層面，為我國的光纖研制確立了正確的方向。第三次是1977年5月，在“郵電部工業(yè)學大慶展覽會”上，他演示了用自行研制的光纖傳輸黑白電視信號，得到了時任郵電部部長鐘夫翔的稱贊和賞識，光纖通信因此被破格列為國家級重點攻關項目，從而促成其所在單位放棄了原來確定的重點攻關目標，而改為全院通力攻關光纖通信，并將其任命為技術負責人，主導全院的光纖通信技術研究。我國的光纖通信研究從此邁入了“快車道”。

技術：步步攻關終突破

對光纖通信研制來說，爭取到政策和單位的支持，只是萬里長征走了第一步。按照趙梓森提出的方案，光纖通信的三個基本要素（光纖、激光器和通信機）在當時我國落后的生產(chǎn)設備和工藝條件下，哪一個都是空白，都需要自力更生去解決、去突破、去攻關。

第一步攻關是研制實用型光纖（理論上石英純度高于109、光損低于20dB/km）。當時的情況是，雖然通過“背靠背辯論”把光纖研制納入到國家級課題，但武漢郵科院內部并未真正重視，沒有為此建立團隊，也沒有專門的實驗室。他好不容易說服領導，才把辦公樓一樓廁所旁一個廢棄洗手間改造成簡陋的實驗室。他和10位志同道合的同事，采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（四氯化硅、氧氣），經(jīng)過1年多時間數(shù)千次的試驗，才熔煉出高純度（雜質10-9）的石英玻璃。他們以此試驗為基礎，采用改良的化學汽相沉積法（MCVD），自力更生繪制300多張圖紙，利用院內一臺舊車床和廢舊機械零件，制造出一臺光纖拉絲機，終于于1977年3月成功拉制出了我國第一根實用型、短波長（0.85?滋m）和階躍型石英光纖（長度17米，損耗300dB/km）。之后又經(jīng)過近三年的試制探索，于1980年4月，使拉制出的長波長光纖最低損耗值在1.55?滋m處達到0.29dB/km，最終達到實踐應用的要求。

第二步是研制半導體激光器。就中國當時的工業(yè)和技術水平，如果單靠自力更生需要很長的時間摸索，如此會極大延誤光纖通信在我國的推廣使用。他利用被派出到美國參觀訪問的機會，不失時機與美國半導體激光器的發(fā)明人謝肇金博士進行商談達成了技術合作協(xié)議。為沖破美國設立的 “技術壁壘”，必須分別在美國和中國合作建廠，利用謝肇金享有的美國專利技術生產(chǎn)長波長半導體激光器。1979年9月，受邀來華訪問的謝肇金與武漢郵科院簽訂正式合作辦廠協(xié)議，在中國開辦長江激光電子股份有限公司，趙梓森為中方技術代表和負責人。但趙梓森清醒地意識到，引進技術是為了更好借鑒，決不能單純依賴。經(jīng)細心考察員工后，他大膽起用了公司里年輕有為的李同寧（女）為課題組組長領導激光器的自主研發(fā)。經(jīng)過兩年多的努力，中方主導的長江激光電子股份有限公司終于在1981年9月研制出了我國第一個享有自己知識產(chǎn)權的長波長半導體激光器，擺脫了依賴美國技術的歷史。

第三步是通信機問題。按照趙梓森在“背靠背辯論”時提出的技術方案，光導信號必須是數(shù)字信號，需要數(shù)字式通信機（PCM機）。但符合PCM機要求的半導體集成塊，即使在發(fā)達國家當時還沒研制出來，這成了解決通信機問題的“攔路虎”，難倒了一些同類型科研機構。而趙梓森沒有因此退縮，也沒有等待，他根據(jù)其掌握的扎實通信理論知識，認為半導體集成塊研制出來只是時間問題，在沒有研制出來之前，暫時可以通過“脈沖調相”來替代解決。隨后的發(fā)展再次證明了他的“準確眼光”，一是武漢郵科院采用了這個替代方案研發(fā)出了可用于光纖通信實踐的通信機，并在試驗中獲得了成功；二是國際上隨后果然研發(fā)出了符合通信技術要求的半導體集成塊。利用這些集成塊，趙梓森指導科研團隊很快研制出了PCM二代機和三代機，順利應用于我國的第一條實用光纖線路——“八二工程”，武漢郵科院因此在研制光纖通信中贏得了郵電部領導的信任和支持，取得了我國光纖通信研制的主導地位。

架設：由短及長通南北

完成了材料和設備研制并通過試驗驗證后，接下來就是實用光纖線路架設了。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(tǒng)，意在通過實際使用，完成商用試驗以定型推廣。由于其限于1982年完成，故簡稱“八二工程”。按照設計方案，該工程是一個市內電話局間中繼工程，其主要技術指標為：傳輸速率8.448Mb/s，傳輸容量120個市話話路，中繼距離6公里，線路長13.3公里，跨越長江、漢水，貫穿武漢三鎮(zhèn)，連接武漢市四個市話分局。與研制過程中的試驗線路相比，該工程最突出的困難有兩個：一是線路長，這就要求光纖必須大批量量產(chǎn)。光纖的量產(chǎn)包括熔煉、拉絲、測試、套塑四個基本環(huán)節(jié)，每個環(huán)節(jié)內還包括其他子工藝。尤其是拉絲環(huán)節(jié)，為了兼顧光纖的質量和產(chǎn)量，還需要克服很多技術難題。趙梓森現(xiàn)在仍然對這些困難記憶猶新：“拉絲機是這樣的，上面一根玻璃棒，加在爐上，把溫度加高，它就軟了，一邊拉它，然后下面卷，但是在卷之前，如果玻璃在熱的時候碰到空氣冷卻，它會發(fā)生裂紋，有裂紋的話，光纖就沒強度了……”“八二工程”建設的另一個難點，是在長距離傳輸中光纖可能面臨損壞，即斷點問題。光纖無論是懸于空中，還是埋于地下，總難免發(fā)生意外出現(xiàn)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。為此，一方面必須研制光纖斷點測試設備，另一方面還要隨時待命，排查線路中斷故障……若干年后趙梓森談起光纖通信實用化階段的艱辛時，印象最深的還是那一次次不分晝夜、不分寒暑隨叫隨到的檢修。因為早期缺乏檢修經(jīng)驗和檢修儀器，每次都是相關人員一齊出動，趙梓森和二十多個同事擠在院里分配的一輛額定8人的面包車里，到處奔波。1982年12月31日，中國光纖通信的第一個實用化系統(tǒng)——“八二工程”按期全線開通，正式進入武漢市市話網(wǎng)，標志著中國進入光纖數(shù)字化通信時代。

隨著“八二工程”的成功入網(wǎng)，1983年5月，趙梓森被提拔為武漢郵科院總工程師。在他的領導下，又先后完成了數(shù)十項由短及長的光纖通信架設工程。其中，1987年完成的全長244.86公里的“漢荊沙工程”（武漢-荊州-沙市），被作為全國同類行業(yè)的示范。1993年完成的全長3046公里的“京漢廣工程”（北京-武漢-廣州），是目前中國也是世界上最長的架空光纜通信線路，該工程跨越北京、湖北、湖南、廣東等6省市。工程中為了解決原140Mb/s傳輸設備不適合中小城市電路條件的問題，他專門組織研發(fā)了140Mb/s1B1H碼型機。由于北京到廣州之間溫差很大，會導致光纖在應力作用下信號傳輸出現(xiàn)延時，趙梓森指導學生毛謙進行攻關，確保了如此長距離光纖傳導延時小于規(guī)定的14微秒。為了方便沿途各省市單位對工程維護，他們還在工程監(jiān)控上首次采用了漢字終端顯示。京漢廣架空光纜工程的開通，不僅有效緩解了京漢廣沿線的通信線路緊張狀況，也對疏通全國光纖通信線路起到了很好的調節(jié)作用。這樣在不到10年時間內，趙梓森和他的團隊就將大容量高傳速的光纖通信線路連通到天南海北，完成了我國的信息高速公路建設工作。

產(chǎn)業(yè)：支撐建立大光谷

如果用人體血液循環(huán)系統(tǒng)做比喻，“京漢廣工程”只是光纖通信線路的大動脈，要把光纖通信深入到每個城市和鄉(xiāng)村，實現(xiàn)光纖入戶，還需要建立數(shù)量龐大的分支動脈、小動脈和毛細血管網(wǎng)。如此一來，單靠武漢郵科院和全國為數(shù)不多的幾家單位生產(chǎn)相關材料和設備顯然是不夠的，必須加強光纖和光電產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化和規(guī)�；�。1983年，國家計委和郵電部考慮到我國工業(yè)基礎薄弱，為了使光纖通信、光纖光纜迅速形成產(chǎn)業(yè)，決定尋求外企合作，武漢郵科院被指定為負責單位。1984年，郵電部、湖北省和武漢市三方達成協(xié)議，在武漢建設郵電部武漢通信光纖廠，趙梓森擔任中方技術負責人。他經(jīng)過認真調研和艱苦談判，于1985年與荷蘭飛利浦公司達成協(xié)議，合作建立中外合作公司——長飛公司。長飛公司1988年成立，1992年即建成投產(chǎn)。不過，因工業(yè)基礎過于薄弱，在投產(chǎn)的數(shù)年間國產(chǎn)光纖與世界先進水平仍存在較大差距，這也導致了在1988年至1998年建設“八縱八橫”的一系列光纜干線工程中，一律采用進口的購自美國康寧公司的光纖。面對長飛公司發(fā)展初期面臨的技術困難，他始終親臨一線指導，不斷幫助公司提高技術水平。經(jīng)過6年多的發(fā)展，到1998年長飛公司生產(chǎn)的光纖質量已接近世界先進水平，量產(chǎn)突破100萬公里，現(xiàn)在該公司的技術和市場占有率已大大超過早期技術合作的飛利浦公司，成為中國第一、世界知名的大型公司。長飛公司的建立和發(fā)展，抑制了國外產(chǎn)品對中國光纖產(chǎn)業(yè)的控制，使得中國的光纖產(chǎn)業(yè)由弱到強，最終成為世界光纖制造大國。

美國有一個硅谷，中國有一個光谷。“武漢·中國光谷”擁有國內最大的光纖、光纜和光電器件生產(chǎn)基地，最大的光通信技術研發(fā)基地，是中國在光電子信息領域參與國際競爭的標志性品牌。此光谷建立有一個源頭不容忽視——趙梓森。1995年，因在中國光纖通信領域的開創(chuàng)性工作與突出貢獻，趙梓森被評選為中國工程院院士。同年，他首次提出加快武漢的光電子產(chǎn)業(yè)發(fā)展，將武漢建設成全國的光電子產(chǎn)業(yè)基地。2000年5月7日，湖北省科協(xié)主持召開“中國光谷建設武漢地區(qū)院士和專家座談會”，會上，包括趙梓森在內的26位院士和專家在《關于加快技術創(chuàng)新，發(fā)展我國光電子信息產(chǎn)業(yè)的建議》上簽名，吁請黨中央、國務院批準武漢建設國家級光電子信息產(chǎn)業(yè)基地———“中國光谷”，意在集全國之力，促進中國光電子信息產(chǎn)業(yè)的重組與擴張，形成武漢光電子產(chǎn)業(yè)的示范效應和名牌效應。2000年5月31日，“武漢·中國光谷”領導小組聘請趙梓森、李德仁院士為首席科學家。2001年2月28日，科技部正式批準在武漢建立國家光電子信息技術產(chǎn)業(yè)化基地，命名為武漢·中國光谷。光谷建成后，很快達成了預期目標。從2001年立項批建到2007年，只用了不到六年時間，武漢·中國光谷就成為了世界上最大的光電子產(chǎn)品研產(chǎn)基地。

在對趙院士的采訪中，他多次講一個“四年和四十年”的故事。有一次上海交大的同班同學聚會時，有位學習成績始終排在他前列的同學說：“趙梓森，我們在上海交大才學了那么點通信知識，你又沒上過研究生，而且被分配到武漢郵電學校那么小的單位，最后是怎么搞出那么多成就，當選為院士的？”趙院士回應道：“雖然本科才四年，但畢業(yè)四十年后，我每晚都在家里堅持學習��！”是啊，大學四年很短，但四十年堅持學習卻很長，很不容易。是什么力量促使趙院士四十年如一日堅持學習和鉆研的？每當詢問他這個問題時，他都毫不猶豫地回答：興趣。讓他為立志做科學家的青少年提建議時，他也總是堅定地說：興趣最重要。的確，縱觀趙院士的一生，正是對科研和制作矢志不移的興趣促使他開創(chuàng)、推動和建立起了我國的光纖通信事業(yè)，從而實現(xiàn)了自己科學報國的理想。

（作者系華中師范大學心理學院副教授）

①1940年上小學四年級的趙梓森在家中做滑翔飛機模型。

②1995年世界光纖之父、諾貝爾獎獲得者高錕（左）向趙梓森頒發(fā)紀念品。

③1977年在武漢郵科院趙梓森（左二）與同事討論石英玻璃熔煉。

④1980年在武漢郵科院趙梓森（右三）講解光纜研制過程。

從高錕獲獎看光纖通信的發(fā)展

■中國工程院院士 趙梓森

2009 年10 月，在獲悉華裔科學家高錕獲得2009 年度諾貝爾物理學獎的喜訊后，趙梓森欣然撰文，對高錕的獲獎表示由衷的祝賀，并深情回憶了他與高錕交往的珍貴片斷。盡管作為中國光纖之父，趙梓森院士對我國光纖通信技術發(fā)展作出了開創(chuàng)性貢獻，但他依然謙虛地多次公開聲明，由他主持研制成功的我國第一根實用化光纖，曾經(jīng)在理論上受到高錕先生的重要啟發(fā)。趙梓森院士在文中還闡述了光纖通信技術的最新發(fā)根實用化光纖，曾經(jīng)在理論上受到高錕先生的重要啟發(fā)。趙梓森院士在文中還闡述了光纖通信技術的最新發(fā)展和對光纖通信美好未來的展望，此文對于大眾了解光纖通信和業(yè)界發(fā)展光纖技術均具有重要的啟發(fā)意義。

1979 年，我隨郵電部代表團到意大利參加國際光纖通信會議，第一次見到高錕，他是大會的領導人。我們去拜訪他，試圖用英語與他交談，但他說他會說中國話，要用中文交流。他告訴我：中文名高錕，英文名CharlesK. Kao，1933 年出生在中國上海。12 歲時隨律師職業(yè)的父親離開中國內地。我們雙方見面都非常高興。

我很早就聽說有人提出設想用玻璃絲來通信，要求光纖對光能的損失為20分貝/公里。當時絕大多數(shù)人認為這是不可能的，包括我也是。因為當時世界上最好的玻璃是照相機鏡頭玻璃，其損失是700 分貝/公里，窗玻璃的損失是X 萬分貝/公里。1972 年底，我從文獻中發(fā)現(xiàn)：美國的康寧玻璃公司竟然研制出光纖的樣品，其損失小于20分貝/公里，長20 米，據(jù)說花了3000 萬美元，認為值得。我即意識到：光纖通信是可能的，并將引發(fā)一場通信技術的革命！然后，我查找到英國的高錕在1966 年IEEE雜志上發(fā)表的原始文章“光頻介質波導”，該文闡明了光纖波導的傳輸理論，并指出用光纖通信可得到巨大的帶寬，提出了單模光波導的結構模型。但作為長距離通信，就要求光纖的損失小于20 分貝/公里。從而，1973年我在我的工作單位武漢郵電學院（武漢郵電科學研究院的前身）提出研究光纖通信這一課題。

我們在“文化大革命”與世隔絕的環(huán)境下，毫無外援，克服重重困難，在武漢郵電科學研究院研制出可實用的光纖。約1980 年，高錕在美國ITT國際電報電話公司任首席科學家，率代表團來我院參觀交流。當時高錕作為代表團團長說：“中國的光纖技術有如此水平，我十分驚訝。中國的光纖通信有一個良好的開端。”其后，我在國外和中國香港許多國際會議上遇到高錕博士，特別是在香港遇到他多次。因為他有一段時期任香港中文大學校長。2003 年，中國在武漢舉辦光纖通信國際交流會，高錕博士應邀參加會議。其間正好遇到他的生日，武漢郵科院為他舉行了慶賀會。他對中國的光纖通信研究很支持，他很謙虛，十分友好！

最近，有記者問我：“為什么高錕現(xiàn)在才得諾貝爾獎？”我的回答有以下原因：首先，過去諾貝爾獎偏重于基礎理論，這次，對具有重大影響的工程應用很重視。其次，有了光纖，沒有高速度的光源還不能發(fā)揮光纖通信寬帶的作用。1976 年，貝爾實驗室建成世界第一個光纖通信線路，從華盛頓到亞特蘭大，因為高速度的半導體激光器世界上還未研制成功，只能用低速度的發(fā)光管LED 作光源，所以其通信速度僅為45Mbps。1982 年1 月，中國第一個光纖通信線路在武漢建成，也是采用LED 作光源，通信速度為8Mbps，可容納120 路電話，而電纜通信可容納1800 路電話。所以當時，盡管光纖通信可以使用，但許多人對光纖通信的評價甚低。1981 年，世界上第一個半導體激光器研制成功。1984 年，美國采用激光器的光纖通信的速度達144Mbps，可容納電話1920 路，放大站的距離數(shù)十公里，都超過電纜通信。1988 年中國郵電部宣布：長途全部采用光纖通信線路，不再采用電纜通信線路。1996 年，許多新的光電子器件研制成功，如各種波長的激光器、光濾波器等，使光纖通信的速度大大提高。現(xiàn)在實驗室光纖通信系統(tǒng)的速度達32Tbps（1T=1000G）。2005 年，中國上海-杭州建成的光纖通信線路，速度為3.2Tbps，可容納5000 萬路電話，是當前世界最大的商用線路（863 項目）。

光纖通信的帶寬幾乎是用之不盡！

總的來看：對光纖通信，最早絕大多數(shù)人認為不可能。后來，雖然光纖通信已經(jīng)實現(xiàn)，但由于光源和其他光電器件不成熟，使光纖通信的優(yōu)越性不能充分發(fā)揮，許多人對光纖通信評價不高，尚不重視�，F(xiàn)在，光纖通信技術充分成熟，光纖通信已廣泛使用，因特網(wǎng)和無線移動通信網(wǎng)，都必須以光纖網(wǎng)為基礎而運行。人們的生活與光纖通信息息相關�？梢哉f：光纖通信是信息時代的重要支柱。人們已經(jīng)認識到光纖通信對人類是那么重要！

熱烈祝賀高錕榮獲諾貝爾獎！

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