特輯:憶高錕和他的光纖研究(楊綱凱 撰、楊晶晶 譯)

高錕因有關光在纖維中傳輸的研究及其於光學通信方面的應用取得了突破性成就,獲得二○○九年諾貝爾物理學  獎─這項工作完成於上世紀六十年代。

早期生活和教育
高錕,一九三三年出生於中國上海的一個書香世家,祖父是鄉紳,活躍於文人圈子。其父高君湘是一名律師,曾在美國密歇根大學接受教育。一九四九年,內戰迫近上海前夕,高家遷往香港,高錕時年十六歲。次年,高錕入讀聖若瑟書院,這是一所由喇沙會興辦的中學。課堂用的是英語(至今仍是),運動場上亦如是。也正因如此,儘管高錕青少年時期有幾年是在香港度過,他卻並不精通廣東話,哪怕他的工作生涯有相當大一部分時間以及退休生活都在這座城市。
中學畢業後,高錕遠赴英國伍爾維奇理工學院(現格林威治大學)就讀,並參加了高級程度考試。不出所料,他「輕鬆」獲得了四門科目A級的成績,包括:數學、應用數學、物理和化學。在那個年代,評分還是嚴謹的,A是很值得一提的,而4A更是超乎尋常。他本可以有很多院校可供選擇,但他還是選擇留在伍爾維奇理工學院,只是因為他「非常享受在那裏的生活」。他於一九五七年獲得了電機工程專業的學士學位,但成績並不出色,因為熱衷於社交活動,並在網球上花的時間比較多(這項運動他一直堅持到七十多歲)。
畢業後,高錕加入了標準電話和電纜有限公司(STC)位於北伍爾維奇附近的一家工廠。在那裏,他遇到了黃美芸(Gwen),一個工程師同事。他們於一九五九年結婚。婚後不久,高錕接受了拉夫堡理工學院(後改名拉夫堡理工大學,現為拉夫堡大學)的講師職位。而向STC辭職後,公司為了挽留高錕,提議讓他轉到公司在哈洛(Harlow)的研究實驗室工作。當時,STC是美國ITT集團的子公司,也是英國電信行業的翹楚。其研究機構,標準電信實驗室(STL),與當時其他電信實驗室一樣,一直在尋求遠距離傳輸大量數據的方法(遠距離和大量都是按照當時的標準)。遇到這樣的問題本身就是一種幸運,在這種情況下,幸運眷顧了一個不僅有準備而且超出所在時代的年輕科學家。

光纖通信的癡人說夢
信號是通過電磁波傳輸的。即使在二十世紀早期,距離本身並不是問題。馬可尼在當時就可以跨過大西洋傳輸無線信號,距離差不多在三千公里。但數據傳輸量是一個問題。隨着電磁波幅度不斷變化,可以用0(低振幅)和1(高振幅)進行編碼。那麼每秒傳輸容量的理論極限與電磁波頻率(載波頻率)成正比,即每秒信號可以起伏多少次。馬可尼的無線電傳輸頻率在一兆赫茲(每秒起伏一百萬次)左右,微波的頻率是其十萬倍,而光波的頻率更高,是其一億倍。如果兩者可以用來傳輸信號,那麼一個新的通信時代即將拉開帷幕。
一個顯然的方法就是通過大氣傳輸電磁波。將一系列凸透視鏡以合適的距離相隔,排列起來,使得波束不致發散,又在傳遞過程中用中繼器增強信號。而由於大氣密度的變化,波束無可避免受其影響而發散,這仍然是一個亟需解決的問題。因此,需要提出一個更好的約束電磁波的方法。

 

(如欲閱讀全文,可到「網上商店」購買下載版,或到各大書報攤購買印刷本。)

文章回應

回應