武漢武昌南望山腳下的武漢郵科院家屬區(qū),一棟上世紀70年代的兩層樓房。推開銹跡斑斑的鐵門,小院裏種滿了絲瓜、辣椒等,幾隻小花貓生活在樹藤下,陪伴著趙梓森享受平靜的晚年生活。如果不是家中掛滿墻的榮譽證書,很難相信眼前這位普通的老人就是“中國光纖之父”。

　　《科學美國人》雜誌曾評價説:“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,就不會有今天的網(wǎng)際網(wǎng)路和通信網(wǎng)路。”但是,對於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於通信。1970年,美國花費3000萬美元製造出了3條30米長的光纖樣品,這是世界上第一次製造出對光纖通信有實用價值的光纖。7年後,身居武漢的青年教師趙梓森也拉出了具有中國自主智慧財産權(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準齊頭並進,在部分領域甚至處於領跑地位。

　　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與記者拉起了家常,回顧自己42年的追光之路。

　　在廁所旁拉出第一根光纖,開啟我國通信新時代

　　1932年,趙梓森出生於上海一個製衣作坊家庭。1937年淞滬會戰(zhàn)爆發(fā),幼小的趙梓森目睹了上海被日軍佔領的過程,他家也受到戰(zhàn)爭影響,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。至今與記者談起這些童年往事,他仍然記得很多生動的細節(jié)。

　　趙梓森小時候特愛搗鼓些小製作,製造過氫氣球、礦石收音機和滑翔飛機模型和小提琴等。趙梓森告訴記者,看到別人有玩具飛機,他也“心癢癢”,於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長還親自給他頒獎。

　　1954年,趙梓森大學畢業(yè)後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,後來升格為武漢郵電科學研究院。趙梓森很清楚新中國剛剛來到,將來一定需要大規(guī)模建設,一定需要大量的科學知識。於是,趙梓森一有閒暇時間,就自學研究生課程,惡補日語英語俄語等外語。

　　即使在“文革”期間,趙梓森仍然堅持白天參加政治學習,晚上在家鑽研光纖通信知識,偷偷自製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“鐳射大氣傳輸通信”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,院領導認為項目進展太慢,要求“技術(shù)好的”趙梓森加入進來,並牽頭負責。

　　趙梓森找科研人員了解得知,進展慢是因為沒有儀錶設備,“平行光管得一年後才能到貨”。趙梓森就想到“土法開工”,將天線搬到屋頂,利用太陽校正了天線,接著把整個鐳射大氣通信設備,搬到當時武漢市最高的建築——六渡橋的水塔和水運工程學院的某高樓,實現(xiàn)了“大氣傳輸鐳射通信”,傳輸有效距離從8米迅速提高到10公里,課題獲得了成功。

　　“同事們都很高興,但是我卻高興不起來。”趙梓森發(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”。

　　在聽説玻璃絲(光纖)能夠通信後,趙梓森急切去湖北省圖書館搜尋資料,仔細研究,初步認可了光纖通信技術(shù)的可行性和巨大潛力。後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)在研製光纖通信技術(shù)並取得初步成功。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)長時間深入研究後,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”。質(zhì)疑聲中最主要的觀點是,光信號經(jīng)光纖傳輸後,由於吸收、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),光纖玻璃的損耗並非“必然”,而是由過渡金屬離子産生,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ⅰ?/p>

　　這一發(fā)現(xiàn)使趙梓森更有了信心。他白天參加政治學習,晚上在家偷偷鑽研光纖。

　　在一無技術(shù)、二無設備、三無人員的情況下,趙梓森開始了中國的光纖攻關。

　　經(jīng)過再三努力説服領導,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,採用最簡易的實驗設備(電爐、試管和酒精燈等)、最簡單的工藝(燒烤)和最基礎的原料(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,採用化學氣相沉積法繪製出300多張圖紙,利用舊車床和廢舊機械零件製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。由於氯氣釋放濃度太大,眼睛劇痛,暈倒在地。同事們趕緊將其送進醫(yī)院。“到了醫(yī)院,醫(yī)生都愣住了,沒見過這種情況,不會治。”趙梓森説,“後來我跟醫(yī)生説,用蒸餾水沖洗眼睛,然後打吊針消炎就行。”眼睛剛一消腫,還未痊癒,趙梓森又回到了實驗室。

　　經(jīng)過近三年的努力,我國第一根實用型、短波長和階躍型石英光纖終於誕生了。在1977年舉辦的“郵電部工業(yè)學大慶展覽會”上,趙梓森通過自行研製的光纖,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　為我國光通信技術(shù)探索出正確路徑

　　當時的中國,因為長期的政治運動和資訊閉塞,幾乎沒人相信玻璃絲可以通信,而且,自主研發(fā)的試驗條件不具備,既然美英等國已在研製光纖通信技術(shù)並取得初步的成功,我國是否可以引進外國産品來發(fā)展我國通信技術(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)路,但核心部件卻永遠被人“卡脖子”。於是,他抓住一切可能的時機,不遺餘力地呼籲我國支援和發(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)研究所開展鐳射通信研究的方案也得到相關部門的支援,並在1972年3月正式立項為國家重點科研項目“723”機,主要從事光纖波導數(shù)字通信和大氣鐳射通信的研究。

　　1973年,趙梓森在發(fā)現(xiàn)“大氣傳輸”存在重大缺陷後,又發(fā)現(xiàn)“723”機項目其實也行不通。這個項目採用的多組分玻璃光纖的提純有極大難度,而且這種光纖的品界反射與散射導致光傳輸效果不佳。“項目雖然用到了半導體鐳射器,但只是用於提高泵浦的效率和代替水冷器等,而不是直接做光源。”趙梓森認為,“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”後,趙梓森決定另尋他路。1974年8月,趙梓森向國務院科技辦專門提出,以石英光纖為媒介、半導體鐳射器做光源、脈衝編碼為調(diào)製方式的光纖通信技術(shù)路線,並被列為國家“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法製造石英玻璃光纖預製棒的技術(shù)路線。“這就是後來的光纖技術(shù)路徑。”中國工程院院士余少華説,後來的實踐證明,正是這條正確的技術(shù)路線,才引領中國通信光纖從無到有並迅速發(fā)展,少走了很多彎路。

　　光纖、鐳射器、通信機,是光纖通信的三個基本要素。光纖製造出來了,還要解決另兩個問題。而這兩者在當時都是空白,無任何基礎。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。

　　“在當時落後的生産設備和工藝條件下,想自力更生去攻關,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。他堅持認為,試驗條件不是最重要的,關鍵在人,只要有心,任何限制都是可以突破的。

　　第一步攻關是研製實用型光纖。拉出第一根光纖之後,趙梓森和團隊又經(jīng)過近三年的試製探索,于1980年4月使拉制出的長波長光纖最低損耗值在1.55nm處達到0.29dB/km,最終達到實踐應用的要求。

　　半導體鐳射器是趙梓森等人面臨的又一“攔路虎”。“我知道,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導鐳射器自主研發(fā)。”回憶起當時決定,趙梓森至今仍深感欣慰。經(jīng)過兩年多的努力,中方主導的長江鐳射終於生産出我國第一個享有自己智慧財産權(quán)的長波長半導體鐳射器,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機要求的半導體整合塊,一些歐美國家正在研製,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“脈衝調(diào)相”來替代解決,並在試驗中取得成功。隨後不久,有外國團隊半導體整合塊研發(fā)取得突破,趙梓森迅速指導團隊利用這些整合塊,研製出了PCM二代機和三代機。

　　至此,光纖通信的三道“難關”都相繼被攻克了。剩下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。由於其限于1982年完成,所以簡稱“八二工程”。按照設計方案,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),連接武漢四個市話分局。

　　由於長距離傳輸,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。“這些中斷點有的顯而易見,搜尋容易,有的則十分隱蔽,搜尋困難。”趙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。

　　若干年後,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、不分寒暑隨叫隨到的檢修。當時已是院領導的趙梓森每次都和20多個同事擠在一輛8人座的麵包車裏,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),標誌著中國進入光纖數(shù)字化通信時代。

　　孜孜追求　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年後,趙梓森從領導崗位上退了下來,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,趙梓森都會擺擺手説,“就是我不搞光纖,還有別人會搞光纖,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。”“至於當不當‘父’,只要我做的事情能對老百姓,對社會有用,我就很高興了。”

　　趙梓森現(xiàn)在本可以不去上班了,但院裏仍然給他安排了一間辦公室、實驗室,他告訴記者,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。“走路也鍛鍊了身體,上班走20分鐘,下班走22分鐘。”

　　同樣距離的路程,為什麼用的時間不一樣呢?記者正在納悶,趙梓森突然笑起來,説“一個是下坡,一個是上坡嘛。”

　　趙梓森的妻子范幼英也是武漢郵電科學研究院高級工程師。“所謂專家專家,就是什麼都不會,一輩子只會幹一行。”范老開玩笑地對記者説,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,在生産過程中産生氯氣,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資訊通信科技集團的採納。

　　如今,中國已成為世界最大的光纖光纜生産基地,部分光通信領域已領先全球。趙梓森院士所在的武漢東湖高新區(qū)也已成為與美國矽谷齊名的“中國光谷”。

　　“技術(shù)永遠是不斷發(fā)展,我們不抓緊推進,就會落後於人。”趙梓森説,他已深切感受到科技的日新月異和國際競爭的白熱化。“中國現(xiàn)在的光纖,已佔世界光纖市場的半壁江山。接下來,我們要使用新材料,做更高水準的光纖,繼續(xù)在世界領跑。”

　　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多歲後,由於手指靈敏度下降,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。“他拉琴的節(jié)拍不一定很準,但絕對投入,鍥而不捨,獨具韻味,並且每天都拉,從不間斷,如同做人……”范幼英説,趙梓森在光纖技術(shù)研究最緊張的日子裏,仍堅持天天拉琴。其中,有一個關鍵技術(shù)設計就是在拉琴時猛然想到的。“靈感,常常伴隨著他的琴聲起舞。即使再困難的時候,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,無論是科研走進死衚同覺得山窮水盡,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,一步一步地去實現(xiàn)。