文档介绍：《凝聚态物理前沿》
学院: 理学院
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2017年 1月 2 日
一、Nobel奖项的调研
“在光学通信领域光在纤维中传输方面的突破性成就”
2009年诺贝尔物理学奖获得者:高锟
高锟,汉族,1933年11月4日出生在江苏省金山县(今上海市金山区),住在法租界。父亲是律师,弟弟高铻。祖父高吹万是晚清著名诗人,革命家,南社的重要成员。入学前,父亲聘老师回家,教导高锟和高铻读四书五经。10岁,高锟就读上海世界学校(如今的上海世界小学),在上海完成小学与初中一年级课程。除了读中文之外,也读英文和法文,学校聘请留法的学者回来教授,高锟开始接触中国之外的人事文化。
大学时代的高锟
高锟小时候住在一栋三层楼的房子里,三楼就成了他童年的实验室。童年的高锟对化学十分感兴趣,曾经自制灭火筒、焰火、烟花和晒相纸尝试自制炸弹。最危险的一次是用红磷粉混合氯酸钾,加上水并调成糊状,再掺入湿泥内,搓成一颗颗弹丸。待风干之后扔下街头,果然发生爆炸。幸好没有伤及路人。后来他又迷上无线电,很小便成功地装了一部有五六个真空管的收音机。
1948年全家移居台湾。1949年,又移民香港,他进入圣若瑟书院就读。中学毕业后,他考入香港大学。但由于当时港大没有电机工程系,他远赴英国东伦敦伍尔维奇理工学院(现英国格林威治大学)就读。1957年,他从伍尔维奇理工学院电子工程专业毕业。1965年,在伦敦大学学院[6] (University College London)获得伦敦大学电机工程博士学位。
1957年,高锟读博士时进入国际电话电报公司(ITT),在其英国子公司——标准电话与电缆有限公司(Standard Telephones and Cables Ltd.)任工程师。1960年,他进入ITT设于英国的欧洲中央研究机构——标准电信实验有限公司,在那里工作了十年,其职位从研究科学家升至研究经理。正是在这段时期,高锟教授成为光纤通讯领域的先驱。
从1957年开始,高锟即从事光导纤维在通讯领域运用的研究。1964年,他提出在电话网络中以光代替电流,以玻璃纤维代替导线。1965年,在以无数实验为基础的一篇论文中提出以石英基玻璃纤维作长程信息传递,将带来一场通讯业的革命,并提出当玻璃纤维损耗率下降到20分贝/公里时,光纤维通讯就会成功。1966年,在标准电话实验室与何克汉共同提出光纤可以用作通信媒介。高锟在电磁波导、陶瓷科学(包括光纤制造)方面获28项专利。由于他取得的成果,有超过10亿公里的光缆以闪电般的速度通过宽带互联网,为全球各地的办事处和家居提供数据。
由于他在光纤领域的特殊贡献,获得巴伦坦奖章、利布曼奖、光电子学奖等,被称为“光纤之父”。
1957~1960年任标准电话和电缆公司工程师,1960~1970年任标准电信实验室主任研究工程师。
1966年,高锟发表了一篇题为《光频率介质纤维表面波导》的论文,开创性地提出光导纤维在通信上应用的基本原理,描述了长程及高信息量光通信所需绝缘性纤维的结构和材料特性。简单地说,只要解决好玻璃纯度和成分等问题,就能够利用玻璃制作光学纤维,从而高效传输信息。利用石英玻璃制成的光纤应用越来越广泛,全世界掀起了一场光纤通信的革命。随着第一个光纤系统于1981年成功问世,高锟“光纤之父”美誉传遍世界。
高锟还开发了实现光纤通讯所需的辅助性子系统。他在单模纤维的构造、纤维的强度和耐久性、纤维连接器和耦合器以及扩散均衡特性等多个领域都作了大量的研究,而这些研究成果都是使信号在无放大的条件下,以每秒亿兆位元传送至距离以万米为单位的成功关键。
举世公认高锟是提出用纤维材料传达光束讯号,以建置通信的第一人。高氏仍在英国求学的1960年代,大家已经知道讯息是可以用数字或模拟的方式传送。当时已有人研究,透过气体或玻璃传送光,期望可达到高速的传送效率,但无法克服讯号会严重衰减的问题。1965年,高氏对各种非导体纤维进行仔细的实验。按他分析,当光学讯号衰减率能低于每公里20分贝时,光束通信便可行。他更进一步分析了吸收、散射、弯曲等因素,推论被包覆的石英基玻璃有可能满足衰减需求达到波导。这项关键研究结果,推动全球各地连串运用玻璃纤维波导来通讯的研发工作。
高锟是继李政道、杨振宁、丁肇中、李远哲、朱棣文、崔琦及钱永健之后,第八位获得诺贝尔科学奖的华裔科学家。
1970到1974年高锟教授在香港中文大学担任电子学系教授及讲座教授,1974年又返回ITT工作。当时,光纤领域进入前生产阶段。他在位于美国弗吉尼亚州劳诺克的光电产品部担任主任科学家,后擢升为工程主任。1982年,他因卓越的研究与管理才能而被ITT公司任命为首位“ITT执行科学家”,主要在康尼迪克州的先进技术中心工