趙梓森：“中國光纖之父”的追光人生

在武漢武昌南望山腳下的武漢郵科院家屬區(qū)里，有一棟20世紀70年代的兩層樓房。推開銹跡斑斑的鐵門，小院里種滿了絲瓜、辣椒等蔬菜，幾只小花貓趴在樹藤下，陪伴著趙梓森享受著平靜的晚年生活。如果不是家中掛滿墻面的榮譽證書，很難相信眼前這位普通的老人就是“中國光纖之父”。外媒曾評價說：“光纖通信是二戰(zhàn)以來最有意義的四大發(fā)明之一。如果沒有光纖通信，就不會有今天的互聯(lián)網(wǎng)和通信網(wǎng)絡(luò)?！钡?，對于拉出我國第一根光纖的趙梓森院士及第一根光纖的誕生，人們知之甚少。在光纖通信上有幾個重要的節(jié)點事件：1966年，上海出生的英/美籍華人高錕首次提出玻璃絲可用于通信。1970年，美國花費3000萬美元制造出了3條30米長的光纖樣品，這是世界上第一次制造出對光纖通信有實用價值的光纖。7年后，身居武漢的青年教師趙梓森也拉出了具有中國自主知識產(chǎn)權(quán)的第一根實用光纖。正是趙梓森的這一貢獻，使我國在通信技術(shù)方面與世界最先進水平齊頭并進，在部分領(lǐng)域甚至處于領(lǐng)先地位。和藹之中帶點幽默，87歲的趙梓森院士像其他普通老人一樣，是一位讓人如沐春風的老者。簡陋的房屋、簡單的生活、簡樸的衣著，趙梓森坐在一個竹藤椅上回顧起自己42年的追光之路。

在廁所旁拉出第一根光纖

1932年，趙梓森出生于上海一個制衣作坊家庭。1937年淞滬會戰(zhàn)爆發(fā)，幼小的趙梓森目睹了上海被日軍占領(lǐng)的過程，他家也受到戰(zhàn)爭的影響，一家人輾轉(zhuǎn)搬到英租界，母親平時做點縫縫補補的針線活補貼家用。趙梓森小時候特別愛搗鼓些小制作，制造過氫氣球、礦石收音機、滑翔飛機模型和小提琴等。趙梓森說，看到別人有玩具飛機，他也“心癢癢”，于是自己使出渾身解數(shù)做了一個模型飛機。恰好上海組織學生模型飛機比賽，趙梓森把自己心愛的作品拿去參賽，沒想到還得了名次，他更沒想到當時的上海市市長還親自給他頒獎。1954年，趙梓森大學畢業(yè)后被分配到武漢郵電學校當老師。這是原郵電工業(yè)部下屬的一所中專學校，后來升格為武漢郵電科學研究院。趙梓森很清楚，新中國剛剛成立，將來一定需要大規(guī)模建設(shè)，一定需要大量的科學知識。于是，趙梓森一有閑暇時間，就自學研究生課程，惡補日語、英語、俄語等外語。即使在“文化大革命”期間，趙梓森仍然堅持白天參加政治學習，晚上在家鉆研光纖通信知識，偷偷自制電視機和高端收音機。

1969年，北京郵電科學研究院將國家科研項目“激光大氣傳輸通信”以及項目執(zhí)行人員轉(zhuǎn)移到武漢郵電科學研究院。到了1971年，院領(lǐng)導(dǎo)認為項目進展太慢，要求“技術(shù)好的”趙梓森加入，并牽頭負責。趙梓森找到科研人員了解得知，進展慢是因為沒有儀表設(shè)備，平行光管得一年后才能到貨。趙梓森就想到“土法上馬”，將天線搬到屋頂，利用太陽校正了天線，接著把整個激光大氣通信設(shè)備，搬到當時武漢市最高的建筑——六渡橋的水塔和水運工程學院的某高樓，實現(xiàn)了“大氣傳輸激光通信”，傳輸有效距離從8米迅速提高到10公里，課題獲得了成功?！巴聜兌己芨吲d，但是我卻高興不起來?！壁w梓森發(fā)現(xiàn)大氣傳輸光通信無法實現(xiàn)全天候通信，碰上雨、雪、霧等天氣，裝置就失靈了，必須尋求“替代物”。在聽說玻璃絲（光纖）能夠通信后，趙梓森急切地去了湖北省圖書館查找資料，經(jīng)仔細研究后，初步認可了光纖通信技術(shù)的可行性和巨大潛力。后又通過留學科學家錢偉長等人打聽到，美國和英國等發(fā)達國家已經(jīng)在研制光纖通信技術(shù)并取得初步成功。趙梓森更加堅信了自己的判斷，決定開展光纖通信研究。1974年8月，在歷經(jīng)長時間深入研究后，趙梓森提出石英光纖通信技術(shù)方案。方案遭到許多權(quán)威專家的質(zhì)疑，“小小玻璃絲可以通信？簡直是天方夜譚?！辟|(zhì)疑聲中最主要的觀點是，光信號經(jīng)光纖傳輸后，由于吸收、散射等原因引起光功率減小，影響傳輸距離或中繼站間隔距離，導(dǎo)致“通信傳不遠聽不清”。趙梓森卻堅信自己的判斷。他堅持研究發(fā)現(xiàn)，光纖玻璃的損耗并非“必然”，而是由過渡金屬離子產(chǎn)生，如果將其含量控制在百萬分之一以下，吸收損耗就在10dB/km以下，再改進拉絲工藝和熱處理技術(shù)，損耗就會降到更低，對光傳輸?shù)挠绊懸参⒑跗湮?。這一發(fā)現(xiàn)使趙梓森更有了信心，他白天參加政治學習，晚上在家偷偷鉆研光纖。

在一無技術(shù)、二無設(shè)備、三無人員的情況下，趙梓森開始了中國光纖的攻關(guān)。經(jīng)過再三努力說服了領(lǐng)導(dǎo)，趙梓森在單位辦公樓一樓廁所旁改造出一間實驗室。他找來幾位年輕同事做幫手，采用最簡易的實驗設(shè)備（電爐、試管和酒精燈等）、最簡單的工藝（燒烤）和最基礎(chǔ)的原料（四氯化硅、氧氣），經(jīng)過一年多時間數(shù)千次的試驗，熔煉出高純度的石英玻璃。以此試驗為基礎(chǔ)，采用化學氣相沉積法繪制出300多張圖紙，利用舊車床和廢舊機械零件制造出一臺光纖拉絲機。一次實驗中，趙梓森不小心將四氯化硅液體噴進右眼。由于氯氣釋放濃度太大，眼睛劇痛，暈倒在地。同事們趕緊將其送進醫(yī)院?！暗搅酸t(yī)院，醫(yī)生都愣住了，沒見過這種情況，不會治。”趙梓森說：“后來我跟醫(yī)生說，用蒸餾水沖洗眼睛，然后打吊針消炎就行?！毖劬傄幌[，還未痊愈，趙梓森又回到了實驗室。經(jīng)過近3年的努力，我國第一根實用型、短波長和階躍型石英光纖終于誕生了。在1977年舉辦的“郵電部工業(yè)學大慶展覽會”上，趙梓森通過自行研制的光纖，成功傳輸黑白電視信號，引起國家的重視。光纖通信因此被破格列為國家重點攻關(guān)項目，我國的光纖通信技術(shù)從此邁入了“快車道”。

追求真理不盲從

當時的中國，因為長期的政治運動和信息閉塞，幾乎沒人相信玻璃絲可以通信，而且也不具備自主研發(fā)的試驗條件，既然美、英等國已在研制光纖通信技術(shù)并取得了初步的成功，我國是否可以引進外國產(chǎn)品來發(fā)展我國的通信技術(shù)？“科學沒有捷徑可走。通往真相的路，得自己尋找。”趙梓森意識到，雖然依靠進口光纖可以短時間內(nèi)建構(gòu)起我國的通信網(wǎng)絡(luò)，但核心部件卻永遠被人“卡脖子”。于是，他抓住一切可能的時機，不遺余力地呼吁我國支持和發(fā)展光纖通信研究。其實，在當時，我國多個部委和研究機構(gòu)也都著手研究光通信技術(shù)。福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所開展激光通信研究的方案也得到了相關(guān)部門的支持，并在1972年3月正式立項為國家重點科研項目“723”機，主要從事光纖波導(dǎo)數(shù)字通信和大氣激光通信的研究。1973年，趙梓森在發(fā)現(xiàn)“大氣傳輸”存在重大缺陷后，又發(fā)現(xiàn)“723”機項目其實也行不通。這個項目采用的多組分玻璃光纖的提純有極大的難度，而且這種光纖的品界反射與散射導(dǎo)致光傳輸效果不佳?！绊椖侩m然用到了半導(dǎo)體激光器，但只是用于提高泵浦的效率和代替水冷器等，而不是直接做光源?！壁w梓森認為，“723”項目存在技術(shù)“路線錯誤”。發(fā)現(xiàn)當時國家確定的兩個科研方向“前途堪憂”后，趙梓森決定另尋他路。1974年8月，趙梓森向國務(wù)院科技辦專門提出，以石英光纖為媒介、半導(dǎo)體激光器做光源、脈沖編碼為調(diào)制方式的光纖通信技術(shù)路線，并被列為國家“五五”計劃重點趕超科研項目。接下來，趙梓森又主持制定了用MCVD法制造石英玻璃光纖預(yù)制棒的技術(shù)路線。“這就是后來的光纖技術(shù)路徑。”中國工程院院士余少華說，后來的實踐證明，正是這條正確的技術(shù)路線，才引領(lǐng)中國通信光纖從無到有并迅速發(fā)展，少走了很多彎路。光纖、激光器、通信機，是光纖通信的3個基本要素。光纖制造出來了，還要解決另兩個問題。而這兩者在當時都是空白的，無任何基礎(chǔ)。如果單靠自力更生需要很長時間的摸索，如此會極大地延誤光纖通信在我國的推廣使用?！霸诋敃r落后的生產(chǎn)設(shè)備和工藝條件下，想自力更生去攻關(guān)，都無從下手，連工具都沒有”。趙梓森回憶那段經(jīng)歷，仍然感慨自己當時的勇氣。他認為，試驗條件不是最重要的，關(guān)鍵在人，只要有心，任何限制都是可以突破的。

第一步攻關(guān)是研制實用型光纖。拉出第一根光纖之后，趙梓森和團隊又經(jīng)過近3年的試制探索，于1980年4月拉制出長波長光纖，其最低損耗值在1.55nm處達到0.29dB/km，最終達到實踐應(yīng)用的要求。半導(dǎo)體激光器是趙梓森等人面臨的又一“攔路虎”?！拔抑?，引進技術(shù)是為了更好地借鑒，決不能單純依賴，所以我大膽起用年輕人領(lǐng)導(dǎo)激光器的自主研發(fā)。”回憶起當時的決定，趙梓森至今仍深感欣慰。經(jīng)過兩年多的努力，中方主導(dǎo)的長江激光終于生產(chǎn)出我國第一個享有自主知識產(chǎn)權(quán)的長波長半導(dǎo)體激光器，擺脫了對美國技術(shù)的依賴。第三步是通信機問題。根據(jù)趙梓森的技術(shù)方案，光導(dǎo)信號必須是數(shù)字信號，需要數(shù)字式通信機（PCM機）。但符合PCM機要求的半導(dǎo)體集成塊，一些歐美國家正在研制，還未成功。面對這一“世界難題”，趙梓森沒有退縮，也沒有等待，他嘗試通過“脈沖調(diào)相”來替代解決，并在試驗中取得成功。隨后不久，有外國團隊半導(dǎo)體集成塊研發(fā)取得突破，趙梓森迅速指導(dǎo)團隊利用這些集成塊，研制出了PCM二代機和三代機。至此，光纖通信的3道“難關(guān)”都相繼被攻克了，剩下的就是真正商用檢驗了。

1981年9月，郵電部和國家科委確定在武漢建立一條光纜通信實用化系統(tǒng)，意在通過實際使用，完成商用試驗以定型推廣。由于其限于1982年完成，所以簡稱“八二工程”。按照設(shè)計方案，這是一個市內(nèi)電話局間的中繼工程，跨越長江、漢水，貫穿武漢三鎮(zhèn)，連接武漢4個市話分局。由于長距離傳輸，光纖無論是懸于空中，還是埋于地下，總難免發(fā)生意外出現(xiàn)斷裂?！斑@些斷點有的顯而易見，查找容易，有的則十分隱蔽，查找困難?！壁w梓森至今還記得當初無數(shù)次半夜被叫起來趕往幾十公里外修光纖。若干年后，曾經(jīng)的同事、武漢郵電科學研究院總顧問毛謙談起光纖通信實用化階段的艱辛時，印象最深的還是一次次不分晝夜、不分寒暑隨叫隨到地檢修。當時已是院領(lǐng)導(dǎo)的趙梓森每次都和20多個同事擠在一輛8人座的面包車里，到處奔波。1982年12月31日，中國光纖通信的第一個實用化系統(tǒng)——“八二工程”按期全線開通，正式進入武漢市市話網(wǎng)，標志著中國進入光纖數(shù)字化通信時代。

一生為通信技術(shù)創(chuàng)新不停歇

1995年，趙梓森當選為中國工程院院士。2000年后，趙梓森從領(lǐng)導(dǎo)崗位上退了下來，但仍擔任武漢郵電科學研究院首席顧問，擔任華中科技大學等學校的博士生導(dǎo)師。已是87歲高齡的趙梓森每天堅持上網(wǎng)查看國內(nèi)科技學術(shù)網(wǎng)站，時常奔赴各大城市甚至海外參加各類學術(shù)活動。趙梓森對自己在我國光纖通信技術(shù)上的重大貢獻總是看得很淡，每每有人敬稱他為“中國光纖之父”時，趙梓森都會擺擺手說：“就是我不搞光纖，也會有別人會搞光纖，光纖是世界發(fā)展的方向，誰都會跟著來，我只是先走了一步而已。至于當不當‘父’，只要我做的事情能對老百姓和社會有用，我就很高興了?！壁w梓森現(xiàn)在本可以不去上班了，但院里仍然給他安排了一間辦公室、實驗室，因為他的時間安排很緊湊，也很規(guī)律。每天都要去實驗室，上下班都是步行?！白呗芬材苠憻捝眢w，上班走20分鐘，下班走22分鐘。一個是下坡，一個是上坡?！壁w梓森的妻子范幼英也是武漢郵電科學研究院高級工程師?！八^專家專家，就是什么都不會，一輩子只會干一行?！狈独祥_玩笑地說，趙梓森專注于自己的研究事業(yè)，即便是現(xiàn)在，還是堅持看各種研究報告，關(guān)注光通信的方方面面。前年，趙梓森通過海外學術(shù)文章了解到，現(xiàn)在光纖的主要材料二氧化硅，在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生氯氣，對環(huán)境尚有一些不利影響。為此，他建議用有機硅代替，更加環(huán)保。趙梓森的建議得到了新成立的中國信息通信科技集團的采納。如今，中國已成為世界上最大的光纖光纜生產(chǎn)基地，部分光通信領(lǐng)域已領(lǐng)先全球。趙梓森院士所在的武漢東湖高新區(qū)也已成為與美國硅谷齊名的“中國光谷”。“技術(shù)永遠是不斷發(fā)展的，我們不抓緊推進，就會落后于人?！壁w梓森說，他已深切感受到科技的日新月異和國際競爭的白熱化?！爸袊F(xiàn)在的光纖，已占世界光纖市場的半壁江山。接下來，我們要使用新材料，做更高水平的光纖，繼續(xù)在世界領(lǐng)跑?！?/p>

生活中，趙梓森非常簡單，他最大的愛好是拉小提琴。高中時期，趙梓森就開始拉小提琴，門德爾松、巴赫、莫扎特、柴可夫斯基等知名大家他都喜歡。這一愛好，趙梓森一直堅持著，幾乎每天都有必拉的曲目，80多歲后，由于手指靈敏度下降，才開始放棄拉琴，改聽音樂。音樂也是趙梓森夫婦共同的愛好?！八俚墓?jié)拍不一定很準，但絕對投入，鍥而不舍，獨具韻味，并且每天都拉，從不間斷，如同做人?！狈队子⒄f，趙梓森在光纖技術(shù)研究最緊張的日子里，仍堅持天天拉琴。其中，有一個關(guān)鍵技術(shù)設(shè)計就是在拉琴時猛然想到的?！办`感，常常伴隨著他的琴聲起舞。即使再困難，他仍然是個樂觀的舞者”。是的，反觀趙梓森的一生，無論是風雨如晦還是陽光燦爛，無論是科研走進死胡同覺得山窮水盡，還是突然間靈感迸發(fā)柳暗花明，他都視作生活的饋贈、命運的安排。他都笑著面對，一如既往地堅持最初的夢想，一步一步去實現(xiàn)。