五 奇迹是怎样创造的

今天，“光通信”这一术语对许多人来说再也不是一个陌生的字眼了。正在建设的贯通全国的光纤通信网，在社会上引起了很大反响。

然而在光电话发明之前的光通信实质上是视觉通信，视觉通信只是光通信的萌芽。只有光电话的发明，才使人类的光通信产生了根本性的变化。现代光通信的历史从此开始了它的伟大进程。光通信的发展无疑是人类通信技术的一次奇变般的变革。那么是谁创造了奇迹呢？让我们首先从光通信的奠基人——贝尔谈起。

1. 光通信的奠基人——贝尔

光电话的发明者是谁呢？大家都知道，亚历山大·格雷厄姆·贝尔（1847

—1922）是电话发明者，他于 1876 年向美国专利局首先申请了电话发明权。然而，知道光电话也是他发明的人就不多了。

A.G.贝尔 1847 年生于英国苏格兰。他父亲和祖父都从事对聋哑人的教育工作。贝尔二十三岁随家庭移居加拿大，不久在美国波斯顿城也开始从事对聋哑人的教育工作。贝尔原想研究出一种新机器，让聋哑人能用眼睛看到正常人所听到的声音。这些研究虽然没有成功，但他却因此接触到许多电学仪器，并受到莫尔斯的电报机的启发，想利用电流把人的语声传到远方。他到首都华盛顿去请教美国大物理学家亨利。素不相识的亨利被贝尔的热情所感动，鼓励他说：“你有一个伟大发明的设想，干吧！”当贝尔谈到自己缺乏电学知识时，亨利说：“学吧！”大科学家的鼓励，鼓舞了贝尔向科学进军的勇气。贝尔后来说：要不是“干吧！” 和“学吧！”这两句话的鼓励，我发明不了电话机。

1875 年贝尔和电技师华生合作研究电话，经费是靠自己的教学收入和两

位聋哑人的父母的资助。他们两人 118 日以继夜的工作，一间房子既是宿舍又是试验室。他们在电线两端接上原始的电话机，放在一幢房子的两头，天天对着电话机喊话，而听到的喊声都是由墙壁或走廊传过来的回音。这幢房子的其它住户，被他们吵得很不安宁。但他们意志坚强，不断的失败促使他们不断改进设备和不断进行试验，终于在 1876 年 3 月 10 日试验成功了。

1877 年 7 月，贝尔与梅布尔·哈伯德结婚并在英格兰欢度蜜月。在旅行期间，贝尔不遗余力地向公众宣传他的电话。此时，贝尔已经认识到应当改进他的电话。他的电话的缺点是发送器难以产生大的话音电流。而这一点对于长距离通信来说，是致命的。为此，贝尔经常考虑这个问题。遗憾的是， 贝尔最终没能解决这个问题。发明家爱迪生首先解决这个问题。爱迪生发明了一种送话器，里面装有炭精粉。因为炭精粉富有弹性，改变炭粉间接触的松紧程度，就可使电阻发生变化而改变话音电流。

在当时，有关元素硒的奇异特性的论文开始出现在学术刊物上。史密斯报道了硒棒的阻抗受光的影响。西门斯用硒研制了有效的光检波器。贝尔密切关注这方面的进展。他在考虑如何在他的电话中利用硒的可变电阻的特性。他预测到硒送话器的性能有可能超过爱迪生的炭送话器。在一次演讲中， 贝尔披露了光电话的主要想法：如果你把硒棒放入电话并让光照射，你就改变了它 119 的电阻和话音电流的强度，这样，你就能听到声音。

贝尔于 1878 年 11 月返回美国并带回硒样品。最初实验失败了，因为硒

的电阻太大了。到了 1879 年 10 月，贝尔又开始了光电话的研究。他雇了一

位年仅 25 岁的仪器制造者——塔特尔，每周 15 美元。塔特尔对发明也有浓厚的兴趣。贝尔在华盛顿特区 L 街上租了房屋作为实验室，开始了光电话的研究工作。

对贝尔和塔特尔来说，发展光电话就成为他俩的使命。他们的实验笔记表明，他们的感情投入也是很多的。当实验取得进展时，他们则会十分高兴。当实验失败时，他们则会感到十分难过。经过他们锲而不舍的努力，光电话终于研制成功了。在这个装置中，一块涂银的镜子与振动膜放在一起。另一块则放在几毫米远处。硒电池作为检测器，贝尔的堂兄用反射镜把光照在振动镜上。塔特尔站在送话器前，贝尔则去实验室的地下室，戴上耳机。激动人心的时刻到来了，时间是 1880 年 2 月 19 日，星期四。贝尔清楚地听到塔特尔的声音“嗬、嗬”并听到塔特尔在唱“Auld Lang Syne”。这是人类历史上，第一次用光作为载波来传送语音信息。

光电话的实验成功，使贝尔十分激动，以致于把他刚出生的第二个女儿叫做“PhotoPhone”（光电话）。在写给他的父亲的信中，贝尔还预见到了光电话在军事方面的应用。经过贝尔和他的助手塔特尔的不懈努力，光电话的通信距离增加很快。利用透镜的光电话通信距离 120 达到了 80 米而后增加

到 213 米。1880 年 8 月 27 日，贝尔向美国科学促进会报告了光电话的发明。

第二天，贝尔和塔特尔向美国专利局正式申请专利，同年 12 月 7 日，他们的专利被批准，专利号是 235199。

贝尔所处的时代，是电话还很少的时候，然而伟大的发明家已在为实现无线通信的梦想而努力了。贝尔相信无线电通信是电话的下一步。限于当时的科学技术发展条件，光电话难以实用。以后贝尔再也没有用人工光源作进一步的实验了。当时的公众，一般把贝尔的光电话看作是天才的杰作，技术的珍品，实用意义不大。今天，我们知道这其中的实质问题是没有理想的光源和理想的传输介质。尽管如此，国家贝尔电话公司还是以 2000 美元的专利费购买了这项专利。正如威廉 H·福布斯董事长所说的那样，无论这项发明在实际重要性方面是否接近电话本身，它都应当是我们高兴拥有的东西。

由于 100 多年前的科学技术发展条件的限制，贝尔原始的光电话未得到真正的实用，只是把它当作技术珍品。1890 年后，无线电通信的巨大成功使光电话失色。这使得光电话在问世后相当长的时间里，被人忽视，几乎处于停顿状态。但是，贝尔光电话的遗产在现代光通信中仍闪烁着光芒。贝尔光电话是一项伟大的发明，它证明了可用光波作为载波来传送信息。这是现代光通信的通信方式。这种通信方式 100 多年来不仅没有过时，而是更加发扬

光大。贝尔的光电话，应该称作现代光通信 121 史上的里程碑。正如贝尔自己生前所说的那样，光电话是他一生中最伟大的发明。毫无疑问，在对社会的影响方面，过去 100 多年间电话比光电话更显著。但是，当今天一个崭新的全光通信时代开始时，贝尔的光电话在通信史上所占有的一席之地必将显示出里程碑式的辉煌。

1. 光纤之父——高馄

英籍华人、光导纤维通讯专家高锟（Charies KaOKuan）博士，1933 年出生于上海，1965 年获得伦敦大学电子工程学博士学位，他将近代电波的世界带到了一个光纤世界里，开创了光导新纪元。

1963 年起高锟开始从事光导纤维通讯的研究，并将其理论运用于改善通信工作。他同英国国际电话电报公司标准电讯实验室的同事组建了一个光导纤维通信研究室。1966 年，高锟为光导纤维的发展和应用做出了重要贡献。他深入研究了光在石英玻璃纤维中的严重损耗问题，发现这种玻璃纤维引起光损耗的主要原因是其中含有过量的铬、铜、铁与锰等金属离子和其他杂质， 其次是拉制光纤时工艺技术造成了芯、包层分界面不均匀及其所引起的折射率不均匀，他还发现一些玻璃纤维在红外光区的损耗较小。同年 7 月，高锟等人发表了著名的论文《介质纤维表面光频波导》，首次谈到实用型光纤的制造与在通信上的应用，提出了光纤传输光信号理论。他指出如能将光纤中上述金属离子减少到最低限度，并改进技制工艺，提高材料的均匀性，就可使光纤的质量大大地提高而成为实用的光传输介质，而且有可能使光纤 123 的光损耗减少到每公里一分贝左右。他说：“一根带有包层的玻璃纤维，其芯线直径约为一个波长，总直径约 100 个波长，这根纤维就成为一根可能有实用价值的光学波导。它有充当新型通信手段的巨大潜力，其信息容量可能超过 100 兆赫。”

高锟强调，用石英光纤进行长距离信息传送将带来一场通信事业的革命，此后光纤通信的发展完全证实了他的科学预言。

在他的理论指导下，光纤的研究与应用得到了迅速的发展，质量越来越高，普及面也越来越广。光纤通信已成为现代社会的一个重要标志和不可缺少的通信手段。高锟的研究成果，得到了国际科学界的肯定、赞许。在光纤通信研究中，他已获取了 30 多项专利。由于他在光纤通信技术方面作出了重大发明创造和开拓性的工作，因此享有“世界卓越科学家”之美称，被誉为“光纤通信之父”。

1974 年至 1986 年，高锟博士在国际电话电报公司美国总部任职，先后担任工程部主任、首席执行科学家、以至科学研究总裁。1970 年至 1974 年， 高博士曾任香港中文大学教授，筹建新的电子学系。1987 年迄今，接受香港中文大学聘请，荣任大学校长，特别重视开展信息工程、微电子学和光子学的教学和研究。30 年来，高锟博士继续不断地从事光纤通信科学技术的研究与开发工作。他对光纤通信的贡献，不仅在于创建完善的纤维光学理论，掌握了光纤的物理性能，而且还在工程技术的开发上作出了显著成绩，例如对单模光纤的制造工艺、光纤强度和持久性、光纤连接器、耦合器以及色散均衡等问题都曾涉及，导致光信号能以 4 兆比/秒的速率传输几十公里。多数科学工作者仅限于谈论，而高博士却能付诸实现，这是很了不起的。

在近 20 年中，高银博士获得了国际上许多高级大奖：

1976 年，美国硅酸盐学会授予 MOrey 奖，以表彰他对玻璃科学和工艺的杰出贡献。

1977 年，美国富兰克林（Franklin）研究所授予 Stewart Ballantine 奖章，以表彰他在光纤通信系统概念工作的成就。

1978 年，英国 Rank 信托基金会授予 Rank 奖，以表彰他在光纤通信的开拓工作。

1978 年，美国电子与电气工程师学会（IEEE）授予 Morris Liebmann 纪

念奖，以表彰他发现、发明和发展玻璃纤维波导的材料、技术和构形，使通信能在光频率实际可行，特别对整块玻璃的细微测量，从而认清和证明硅玻璃能在实用通信系统中对光频率提供必要的低损耗。

1979 年，瑞典艾克利森（Ericsson）基金会授予艾克利森（Ericsson） 国际奖，以表彰他对利用光纤实现长途传输信息的基础性贡献。

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1980 年，美国军事通信电子学会授予金质奖章，以表彰他对光纤技术在军事通信应用所作的贡献。

1985 年，美国电子与电气工程师学会（IEEE）授于 A.G.贝尔奖章，以表彰他对光纤通信所作的开拓性贡献。

1985 年，意大利热那亚（Genoa）市授予哥伦布（Columbus ）奖章，以表彰他在科学上的显著发明。

1985 年，美国 Marconi 基金会授予马可尼

（Marconi）国际院士奖（此乃通信科技界的“诺贝尔奖”），表彰他利用光纤技术进行通信技术革命所作的贡献。他是首次获得此奖的华裔科学家。

1987 年，日本通信与计算机技术促进基金会授予通信与计算机奖，以表彰他对光纤通信所作的开拓性工作。

1989 年，英国电气工程师学会（IEE）授于法拉弟（Faraday）奖章，以表彰他对光纤通信连续的杰出工作，包括早期确立光纤通信系统的可行性和确定有关参数的工作。

1989 年，美国物理学会授予新型材料国际奖，以表彰他对材料研究与开发，导致实际低损耗光纤成为光通信技术基石的贡献。

1992 年，美国摄影光学仪器工程师学会（SPIE）学会授予金质奖章，以表彰他在光纤通信领域所作的开拓研究和许多贡献。

高锟博士曾陆续获得世界各国国家级学术单位的院士、会士和著名大学的博士等不少荣誉称号。

·美国国家工程学院院士；

·英国皇家工程科学院院士；

·瑞典皇家工程科学院外籍院士；

·美国电子与电气工程师学会（IEEE）学会会士；

·英国电气工程师学会（IEE）学会会士；

·英国皇家艺术学会会士；

·香港中文大学理学博士（1985）；

·英国 Sussex 大学理学博士（1990）；

·日本 Sokha 大学名誉博士（1991）；

·英国格拉斯哥（Glasgo）大学工学博士（1992）。

高锟博士对我们国家的现代化建设、高科技研究和大学教育，一直非常关切，特别对现代通信建设、研究和教育，格外热心支持。他对诞生和抚育他幼年成长的祖国大地充满热爱激情。当称他为“上海之骄子”时，他流露出高兴的姿态，乐于接受这一亲热的称号。事实上，他对我们国家的热爱和关怀，一直贯穿在他一生光辉事业之中。他刻苦钻研，发挥才能，作出发明和贡献，一切都是为祖国争光，提高中华民族在国际上的声誉。

1. 跨世纪的带头人——厉鼎毅

全世界享有盛誉的杰出通信科学家厉鼎毅博士（Dr Tinsve Li）是美籍华裔。1931 年生于南京，青年时赴国外留学，1958 年获美国西北大学电机工程博士。青年时代居住在中国重庆、加拿大温哥华以及南非的约翰尼斯堡等地。他于 1953 年毕业于约翰尼斯堡的维瓦特斯兰大学，获电气工程学士学位，毕业后他到美国伊利诺州凡斯顿的西北大学攻读电气工程研究生，分别于 1955 年和 1958 年在西北大学获得理学硕士和哲学博士学位，1957 年进入AT&T 贝尔研究院 Holmdel 研究所，从事通信科学研究工作，1976 年至今，担任光波系统研究部主任。曾当选为美国国家工程院院士。1995 年新任美国光学会（OS）会长，厉博士热爱祖国，自 80 年代起经常来祖国各著名大学和研究院所讲学，曾陆续接受上海交通大学等十所高等学府聘请为名誉教授，和武汉邮电科学研究院等高级研究院所聘请为名誉研究员，在祖国光纤通信领域博得崇高的声望和普遍的好评。

厉鼎毅博士在贝尔研究院 Holmdel 研究所工作约 40 年，曾经在世界范围各种高级技术刊物和国际学术会议发表文章共约 70 篇，取得专利 16 件，主

编 2 本书，并 128 在另外 6 本书中撰写几章。特别从他的一系列文章中，可以清楚地看到厉博士在光纤通信领域，从创始到现在，直至跨世纪的新一代光波系统作出了巨大贡献。有引人瞩目的光辉历程。人们称颂厉鼎毅博士为世界上光纤通信和光波系统的先驱者。

60 年代初，世界上尚未出现光纤通信端倪，厉博士致力于激光方面的创新研究工作。60 年代下半期，世界上提出了光纤通信的可行性，贝尔研究院组织力量积极开展基础理论与应用研究工作，厉博士为主力研究人员，1970

—l971 年发表两篇文章，可以说是世界范围推动光纤通信实际应用的首批文章。

90 年代开始，厉博士带领他研究部的同事们致力于光纤放大器和密集波分多路技术的研究与开发，促使光波传输系统在改善功能和扩大容量得到显著的效果，成为新一代光波系统。在 1991—1995 年期间，厉博士已发表了 8 篇重要文章。由于这些文章和报告具有综合性和先进性，而且正确无误地指明光纤通信的未来发展方向，所以每次有关的国际学术会议只有厉博士才适合做大会报告。这样，世界上通信技术界一致公认：厉鼎毅博士不仅为光波系统的先驱者，而且是这一领域当代发展至跨世纪的带头人。

厉鼎毅博士是几个学会的会士：电子电气工程师学会（IEEE）会士；美国光学会（OSA）会士；美国科学促进协会（AAAS）会士和中美光子学会（CAPS） 会士；他对学会的学术活动非常热心，曾担任刊物主编、分组主席、国际会议主持人等职务，特别是美国光学会（Optical Society of America），在美国是历史悠久、科学家集中的老学会，鉴于厉博士贡献成就大、服务能力强，他胜过对手，当选为 1995 年正会长，这是很大的荣誉，一般是不容易选上的，尤其是华裔专家当选为会长是空前的，厉博士为祖国争得了光荣。

厉博士曾经先后接受几次大奖：IEEE1975 年 Baker 奖；IEEE1979 年Samoff 奖；美国中国工程师学会 1978 年成就奖；美国西北大学 1981 年杰出校友奖；中美职业协会 1983 年成就奖；最新的是 IEEE/OSA1995 年JohnTynda11 大奖。

厉博士曾经先后应聘为国内十所高等学府的名誉教授。这些大学包括上

海交通大学、清华大学、北京邮电大学、成都电子科技大学、北方交通大学、北京大学、华中理工大学、浙江大学、上海复旦大学、曲阜师范大学，一位华裔科学家，居然被国内十所著名大学争聘为名誉教授，还有武汉邮电科学研究院、中国科学院上海光机所等研究所聘为名誉研究员。

厉鼎毅博土能获得如此多的荣誉称号，这不仅在我国，甚至在全世界都是绝无仅有的。

1. 光纤通信的先驱末松安晴

末松安晴 1932 年 9 月 22 日生于日本岐阜，1955 年和 1960 年，在日本东京工业大学先后获得了理科学士（B.S）和理学博士（Ph.D）学位。末松博士是日本很有名望的光通信专家，也是世界著名的光通信学者。

1961—1973 年，他在东京工业大学任助理教授，其中有一段时间（1967

—1968 年）曾在美国俄亥俄州立大学电子科学研究所工作。1973 年晋升为东京工业大学电子物理系教授。1973 年以来，一直从事光通信研究工作。特别是在半导体激光器、集成光路和光传输线等方面的研究作出了重大贡献。最近几年，他领导的研究小组，对 DBR 动态单模（DSM）半导体激光器的研究在技术上取得了重大进展。

1975—1978 年，他曾担任日本电子学与通信工程师协会（JECE）光学与量子电子学专业委员会主席。现在是日本电子学与工程师学会（IECE）常任理事，美国 IEEE 和美国光学学会（OSA）会员。

1961、1965、1976 和 1977 年先后获得了由日本电子学与工程师学会

（IECE）颁发的稻田（Inada）纪念奖和论文奖，1978 年还获得了著书奖和成果奖。美国量子电子学与应用学会，为了表彰他对半导体激光器、集成光路和光波导等方面的开发研究所作的贡献，给他颁发了 IEEE 会员奖。1983 年，由于他对通信事业和单模半导体激光器的可行性研究所作的贡献，获得了最佳奖和 Dan－ish 技术科学院颁发的 Valdemarpaulsen 金质奖章。

几年来，他在日本和美国出版的许多科学技术杂志上发表了约 170 篇高水平的学术论文。另外，还编著了《电磁理论》、《光纤通信入门》和《光器件与光纤》等 8 本科技书。其中《光纤通信入门》（1976 年初版）一书是世界上最早出版的光纤通信专著。该书于 1982 年再版，同年，由日立制作所松村宏善博士等翻译的英文版向世界发行。作者对光纤通信元器件、系统及其应用作了深入浅出的阐述，是一部研究光纤通信的最好入门书，有些高等学校已列为开设光通信课程的重要参考书。在这部书中，首次提出了第四代、第五代光纤通信的预测方案，给人们展示了光通信未来的发展。

1. 我国光纤通信的开拓者

张熙 1913 年 11 月生于江苏无锡，1934 年毕业于上海交通大学，1940 年获美国哈佛大学科学博士。回国后曾在多所理工大学任教授，现为上海交通大学博士导师，中国科学院院士。长年从事教学指导工作。80 年代以来， 一直走在我国光纤通信的理论前沿。曾编写出版《光纤通信原理》、《光纤

通信系统》两本书，主编《光纤通信技术》《光纤通信系统设计》等，又在国内外学术刊物上发表了多篇学术论文。多次在全国通信学术会议上作大会报告。

叶培大 1915 年 10 月 18 日出生于上海市南汇县。1938 年毕业于天津国立北洋工学院电机系。1945—1946 年在美国哥伦比亚大学进修。1949 年前曾任前中央台工程师，金陵大学兼任副教授，1949 年—1952 年任天津大学电信系教授兼系主任。1955—1993 年任北京邮电学院教授，无线系系主任、副院长、院长、名誉院长。

现任北京邮电大学教授、名誉校长、中科院院士、国务院国家经济信息化联席会议专家组组长、邮电部科技委常委。

叶培大 1980 年被选为中国科学院学部委员（即现在的院士）。1988 年被选为 IEEE Fellow。1990 年被聘为麻省理工学院（MIT）电磁科学院成员， 1993 年被选为 IC－CC Governer。

叶培大曾任国务院学位委员会电子与通信学科评议组成员兼召集人两任，国家自然科学基金委员会光学学科评议组组长三任。

叶培大曾任第三、第四、第五、第六届全国政协委员，第三、第四、第五届民盟中央委员，现任民盟中央评译委员会常委。

赵梓森 1932 年生，广东省中山县人。1953 年毕业于上海交大电信工程系，分配到武汉后，在武汉电信学校、武汉邮电学院、邮电五二八厂、武汉邮电科技研究院先后从事教学及研究工作。1979 年加入中国共产党。曾担任研究室副主任、总工程师、所长、副总工程师，现任邮电部武汉邮电科学研究院副院长兼总工程师。是主任高级工程师，博士研究生导师，第四届湖北省政协委员，第六、七届全国人大代表，曾荣获湖北省特等劳模、全国邮电特等劳模、全国六三攻关先进个人、国家“五一”劳动奖章获得者、国家级特殊贡献科技工作者等荣誉称号。

赵梓森是我国光纤通信研究的开拓者之一。1973 年在我国率先提出开展光纤通信研究的建议及采用石英光纤作传输介质、半导体激光器作光源、脉冲编码调制式的技术路线，均被国务院科技办所采纳。迄今为止，国 134 内各单位都沿用这一条技术路线。他在制订我国光纤通信发展的总体方案方面起了重要作用；组织和实施了我国第一次用光纤传输黑白电视试验；主持建设了我国第一条实用化光纤通信线路；承担了多项国家光纤通信科研工程； 建立了一整套光纤通信系统工程设计的理论和方法。

他在国内外技术刊物上发表了十多篇有关光纤通信方面的论文，编著和参加编著了六本书，他撰写的《数字光纤通信系统原理》一书，曾在莫斯科和弗兰克福特作为我国优秀著作展出。最近又出版了他的《单模光纤通信系统原理》一书。

他是国家自然科学基金委员会委员；中国通信学会光通信专业委员会主任委员；邮电部科学技术委员会常委；湖北省科协副主席；IEEE 高级会员。