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20世纪70年代 , 美、英国等国家在光纤通信技术上取得了初步成功 , 一位中国科学家敏锐意识到这是我国通信技术赶超世界的有利时机 。 于是不等不靠 , 立刻撸起袖子加油干 , 日夜埋首实验室 , 甚至差点炸瞎自己的眼睛 。 就这样 , 他带领几个人的团队 , 在一个废弃洗手间改装的简陋实验室中 , “抻”出了中国第一根光纤 。
他就是中国光纤通信技术的主要奠基人和开拓者 , 中国工程院院士——赵梓森 。
坚定光纤之路
【差点炸瞎自己的眼睛,中毒到医院抢救……他拉出了中国第一根光纤】1971年 , 赵梓森牵头负责武汉邮电科学研究院的“激光大气传输通信”国家科研项目 。 为了解决进展慢、仪器设备不足的问题 , 他将天线搬到屋顶 , 利用太阳校正了天线 , 之后他又把整个激光大气通信设备 , 搬到当时武汉市最高的建筑——六渡桥的水塔和水运工程学院的某高楼 , 实现了“大气传输激光通信” , 有效传输距离从8米迅速提高到10公里 。
这次实验的成功并没有让赵梓森沉浸在喜悦中 , 反而引发了他更深层次的思考:大气传输光通信无法实现全天候通信 , 碰上雨、雪、雾等天气 , 装置就失灵了 , 必须寻求“替代物” 。 在钱伟长等科学家的帮助下 , 赵梓森广泛搜寻资料 , 他得知美国和英国等发达国家已经在研究光纤通信技术 , 经过深入准备后 , 赵梓森决定开展光纤通信研究 , 并于1974年8月提出了石英光纤通信技术方案 。
在当时 , 普遍认为小小的玻璃丝是无法通信的 , 质疑中最主要的观点认为“光信号经光纤传输后 , 由于吸收、散射等原因引起光功率减小 , 影响传输距离或中继站间隔距离 , 导致通信传不远听不清” 。
赵梓森在熔炼车床前工作(左二)
赵梓森却始终坚信自己的判断 。 他研究发现 , 光纤玻璃的损耗并非“必然” , 而是由过渡金属离子产生 , 如果将其含量控制在百万分之一以下 , 吸收损耗就在10dB/km以下 , 再改进拉丝工艺和热处理技术 , 损耗就会降到更低 , 对光传输的影响也微乎其微 。
赵梓森看见了曙光 , 也更加坚定了自己的光纤之路 。 在一无技术、二无设备、三无人员的情况下 , 赵梓森开始了中国的光纤攻关 。 当时 , 赵梓森在单位办公楼改造出了一间简易实验室 。 他找来几位年轻同事做帮手 , 采用最简陋的实验设备(电炉、试管和酒精灯等)、最简单的工艺(烧烤)和最基础的原料(四氯化硅、氧气) , 经过一年多时间数千次的试验 , 熔炼出高纯度的石英玻璃 。 以此试验为基础 , 采用化学气相沉积法绘制出300多张图纸 , 利用旧车床和废旧机械零件制造出一台光纤拉丝机 。
危险中结出的果实
“我经历过很多次失败 。 我是研究通信的 , 而玻璃属于材料学 , 我对这个领域并不了解 , 我就到武大去请教一些教授 。 做化学实验时 , 我曾中毒到医院抢救 , 还多次发生氢气爆炸 。 ”回忆科研经历时 , 赵梓森曾这样描述 。
短短带过的一句话中 , 可见当时研究的艰辛 。 赵梓森记得在一次实验中 , 不小心将四氯化硅液体喷进右眼 。 由于氯气释放浓度太大 , 眼睛剧痛 , 晕倒在地 。 同事们赶紧将其送进医院 。 未曾见过这种病例的医生对此束手无策 , 还是赵梓森自己提出用蒸馏水冲洗眼睛 , 打吊针消炎的方法 。 眼睛刚一消肿还未痊愈 , 赵梓森便又回到了实验室 。
赵梓森指导光缆制造(左四)
功夫不负有心人 , 经过近三年的努力 , 我国第一根实用型、短波长和阶跃型石英光纤终于诞生了 。 在1977年举办的“邮电部工业学大庆展览会”上 , 赵梓森通过自行研制的光纤 , 成功传输黑白电视信号 。 光纤通信也因此被破格列为国家重点攻关项目 , 我国的光纤通信技术从此迈入了“快车道” 。
“通往真相的路 , 得自己寻找”
想要实现光纤通信 , 光纤、激光器、通信机是三个基本要素 。 虽然已经制造出光纤 , 但是面对激光器和通信机的技术空白 , 和当时落后的生产设备和工艺条件 , 光纤通信在我国的推广使用面临很大困境 。
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