2014年6月25日 星期三

「光纖之父」-- 高錕


香港中文大學前校長、有「光纖之父」之稱的高錕
與另外兩名美籍科學家分享2009年諾貝爾物理學獎。

早在一九六六年,高錕就取得了光纖物理學上的突破性成果,
他計算出如何使光在光導纖維中進行遠距離傳輸,這項成果最終促使光纖通信系統問世,
而正是光纖通信為當今互聯網的發展鋪平了道路。高錕亦因此被人稱為「光纖之父」。
光纖連通「地球村」
在互聯網中暢遊、欣賞高清晰電視轉播節目、與千里之外的友人通話,又或者躺在病床上接受胃鏡檢查,這些事情改變著人類的生活,但人們可曾想到,這一切都要歸功於英籍華裔科學家高錕發明的「光導纖維」,即「光纖」。被譽為「光纖之父」的高錕,用他的發明為人類連通了信息時代。
人們很早就知道,光能夠沿著容器中放出的曲線水流傳輸,也能夠在彎曲的玻璃棒中前進。這並非是光直線傳輸的特性發生了改變,而是因為光的全反射作用,即在特定條件下,光在彎曲的水流或者玻璃棒的內表面中發生了多次全反射,看起來好像光在彎曲前進。
進入十九世紀以來,人類陸續發明了電報、電話等,長距離的信息交換成為可能。而伴隨著科學技術的不斷進步,人類越來越迫切需要尋找到一種高速、便捷,同時還要兼具製造成本低廉、信號損失很小的長距離信息傳遞介質。
一九六六年,高錕發表了一篇題為《光頻率介質纖維表面波導》的論文,開創性地提出光導纖維在通信上應用的基本原理,描述了長程及高信息量光通信所需絕緣性纖維的結構和材料特性。簡單地說,只要解決好玻璃純度和成分等問題,就能夠利用玻璃製作光學纖維,從而高效傳輸信息。這一設想提出之後,有人稱之為匪夷所思,也有人對此大加褒揚。但在爭論中,高錕的設想逐步變成現實:利用石英玻璃製成的光纖應用越來越廣泛,全世界掀起了一場光纖通信的革命。
低成本高效能傳輸信息
如今,利用多股光纖製作而成的光纜已經鋪遍全球,成為互聯網、全球通信網絡等的基石;光纖在醫學上也獲得了廣泛應用,諸如胃鏡等內窺鏡可以讓醫生看見患者體內的情況;光纖系統還在工業上獲得大量應用,在各類生產製造和機械加工等方面大顯身手。
高錕的發明不僅有效解決了信息長距離傳輸的問題,而且還極大地提高了效率並降低了成本。例如,同樣一對線路,光纖的信息傳輸容量是金屬線路的成千上萬;製作光纖的原料是沙石中含有的石英,而金屬線路則需要貴重得多的銅等金屬。此外,光纖還具有重量輕、損耗低、保真度高、抗干擾能力強、工作性能可靠等諸多優點。
今天,光纖構成了支撐我們信息社會的環路系統。諾貝爾獎評委會這樣描述說:「光流動在細小如線的玻璃絲中,它攜帶著各種信息數據傳遞向每一個方向,文本、音樂、圖片和視頻因此能在瞬間傳遍全球。」

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