从中专老师到“光纤之父”,中国通信顶级大佬赵梓森是如何实现人生逆袭的

鲜枣课堂 2022/4/21 11:57:57 责编:潇公子

1932 年 2 月 4 日,临近春节,在上海市卢湾区的一个普通家庭,诞生了一个男婴。

这个男婴是家中第四个孩子,因为早产,所以看上去非常瘦小、虚弱。

他的父母应该不会想到,怀抱中这个不那么幸运的婴儿,长大之后,会成为影响中国通信历史走向的重要人物。他的发明和贡献,将改变无数人的工作和生活方式,帮助中国这个庞大的国家,实现通信技术的飞跃。

没错,这个男婴,就是后来被称为“中国光纤之父”的伟大科学家、发明家,中国光通信产业的奠基人,工程院院士 —— 赵梓(zǐ)森。

▲ 赵梓森

█ 懵懂少年,怀揣科学梦想

赵梓森的祖籍是广东中山。他的父亲名叫赵泽鋆 (yún),是当时上海著名百货公司先施公司的一名服装店员。他的母亲谢秀群,是一名普通的家庭主妇。

在赵梓森出生前,得益于父亲赵泽鋆不错的工作收入,一家人(夫妻俩加三个女儿)的生活还算富足。

后来,随着赵梓森及五弟、六弟的相继出生,赵家的家庭经济压力开始显现。为了维持生活,夫妻俩决定开办一个专门生产童装的家庭小作坊,补贴家用。

当时,赵泽鋆继续在先施公司上班,而谢秀群则一边打理家务、照顾子女,一边经营作坊店铺,一家人的生活过得非常辛苦。

尽管如此,谢秀群依然没有放弃子女的学业。

谢秀群年幼时,因为家庭贫困,曾经被卖到一个医生家里做女佣。这个医生家庭生活条件优越,衣食无忧,给谢秀群带来极大的震撼。

所以,她暗下决心,自己将来的孩子一定要好好读书,用知识来改变命运。

事实上,她后来也确实是这么做的。在那么艰苦和动荡的年代,赵家八个子女全都被她送进了大学,其中六个是名牌大学,堪称奇迹。

▲ 赵梓森(左一)和他的弟弟妹妹

我们继续回来说赵梓森。

年幼时期的赵梓森就读于上海飞虹小学。他喜欢理科,尤其是数学,经常因为善于思考受到老师的表扬。

在业余爱好方面,赵梓森也表现出色。他的动手能力也很强,爱好绘画和制作航模。当年他参加上海市的航模比赛,获得了二等奖,由时任上海市长吴国桢亲自颁奖。

▲ 正在制作模型的赵梓森

1937 年 8 月,“淞沪会战”爆发。不久后,日军占领上海,赵梓森家的房子毁于战乱。一家人被迫颠沛流离,逃进英租界。

当时,他们经济十分困难,只租得起一间阁楼。白天,全家老小吃杂粮拌盐油代菜。到了晚上,则一起睡在地板上,艰难度日。

后来,赵梓森的母亲开办了一家小商铺,卖些日用品补贴家用,家里的状况才算有所缓解。

▲ 赵梓森全家合影

战乱的生活,给赵梓森幼小的心灵留下了深刻的印象,也让他培养出坚韧的意志,以及对艰苦环境的适应能力。

小学毕业后,赵梓森进入钱业中学就读初中。他的偏科情况严重,数理化优秀,但文科很差。最终,他只考入了当地一所很差的高中。

在这时期,赵梓森受大姐的指引,培养了拉小提琴的爱好,并保持终身。

▲ 赵梓森(右一)和他的姐姐

▲ 正在拉小提琴的赵梓森

█ 退学两次,如愿进入通信专业

进入高中后的赵梓森,开始觉悟,在文科方面奋起直追。后来,1949 年,他以优异的成绩,考入国立浙江大学农学院。

据赵梓森自己回忆,当时之所以要考国立浙江大学,是因为国立大学的费用比私立大学更便宜。家里三个姐姐都是私立大学,自己不想再增加家里的负担。

而之所以考农学院,则是因为他认为政府会重视农业,有更大的发展。

可惜,赵梓森入学之后,发现自己对农业毫无兴趣。农业的很多课程都是记背,自己又不善于记背,所以肯定难有成就。

于是,他果断放弃,退学重新参加高考。这次,他考入了复旦大学。

没想到的是,复旦大学把他安排进了生物系,再次令他失望。

无奈之下,他只能又办了一次退学。因为国立大学招生已过,他只能参加同年举办的私立大同大学的高考,并最终被电机系录取。

命运弄人,谁也没想到,1952 年,在全国院系调整中,大同大学的工科被并入了上海交通大学。这样一来,赵梓森又从私立大学学生变成了国立大学学生,还是名牌大学。这让他高兴不已。

▲ 年轻时的赵梓森

1953 年,因为国家急缺人才,所以将大学本科学制从四年改成三年,外加一年单位实习。赵梓森也就随之提前毕业。

毕业后,他被指派为领队,带领同学们先后前往南京电信局和沈阳电信局实习。实习期间,他们的主要工作是维护通信设备。

因为学制压缩,赵梓森发现,自己很多知识都没有学到,或者学得很浅。于是,他开始勤奋自学,弥补知识储备上的不足。这个自学的习惯,他后来一直都没放弃。

█ 机缘巧合,接触激光通信

1954 年 9 月,赵梓森实习结束,被分配到武汉电信学校(属于中专)担任教师。

1958 年,武汉电信学校升格为武汉电信学院,开始本科招生。赵梓森也就从一个中专老师,变成了真正的大学老师。

赵梓森的教学水平很高,当时还参与了全国邮电学校的教材编写工作。

除了给学生上课之外,他还担任数学教师培训班的老师,给老师上课。他培养的老师,后来进入了南京邮电学院、重庆邮电学院等多所高校,受到所在单位的认可。

在科研方面,赵梓森也表现出很强的实力。1959 年的“全国成就展览”,赵梓森做了一个能解 3 阶微分方程的计算机,获得了特等奖。

1960 年代中期,武汉邮电学院指派赵梓森前往中科院进行深造进修。但是,中科院的导师并没有把赵梓森当回事,晾了两个月,什么工作都没安排。

百无聊赖之下,赵梓森收到弟弟赵梓光的来信,请求帮忙解决“信号流图 Mason 公式”的推导问题。当时,赵梓光在复旦大学担任助教。

赵梓森对这个数学问题很感兴趣,不仅完成了推导,还创造性地提出了一种更简便的方法。

事后,他专门撰写了一篇文章,名叫《用 0-∞法解网络》,投送到《电子学报》,获得刊发,引起了不小的震动。当时航天部的总工都专门致信赵梓森,认为他的文章“达到了世界水平”。

混乱年代到来后,赵梓森和武汉邮电学院也未能幸免。那时,赵梓森受到了很多的打击和羞辱,对身心造成了不小的伤害。

幸运的是,不久后,因为个人技术水平过硬,赵梓森被邮电部点名,抽调到四川眉山参与“1800 路中同轴电缆”的部属重点项目,侥幸逃过了后面的运动。

1970 年,当赵梓森再次回到武汉时,武汉邮电学院已经变身为邮电部 528 厂,专门从事邮电设备的研发生产工作。

厂领导对赵梓森的能力非常认可,安排他到 960 路微波载波机的部门,从事研究工作。

1971 年,电信总局将此前在北京邮电科学研究院立项的大气激光通信项目转移到 528 厂。领导安排赵梓森担任项目课题组组长,全面接手这个项目。

就这样,赵梓森的命运开始和光通信有了交集。

凭借自己过硬的技术实力,以及刻苦钻研的精神,赵梓森很快取得了突破进展。他校准了光学天线,增加了光放大器,调整了激光器,研制出脉冲相移通信,在实验室成功实现了短距离激光通信。

紧接着,为了验证这套系统的长距离通信效果,他将实验搬到了室外。

当时,他和他的团队爬上了武汉最高的建筑 —— 汉口水塔,向 10 公里之外的水运工程学院发射信号。

不出所料,实验又一次获得圆满成功,赵梓森也受到了厂领导的表扬。

█ 眼光独到,力推光纤研究

尽管实验成功,赵梓森的内心并不满足。他认为,大气激光通信受外部环境影响很大,一旦遇到雨雪天气,就不能通信,因此实用价值有限。

他心想:是否可以通过有线介质,实现远距离的激光通信呢?

赵梓森没有想到,接下来发生的三件事情,彻底改变了自己的命运。

第一件事情,是他在图书馆看到了 1966 年英籍华裔专家高锟博士的那篇光纤通信创世论文。论文中提到,如果玻璃纤维的损耗足够低,就可以用于通信。

▲ 高锟

光纤之父:高锟的故事

第二件事情,是他得知,当时中科院福州物质结构研究所启动了一个名为“723”机的国家重点科研项目。这个项目的目标,就是研制光纤。

第三件事情,是他从一些国外资料上看到,美国的康宁公司很可能已经“秘密”研制出了光纤,用于通信。

这几个事情给赵梓森指明了方向。基于敏锐的技术嗅觉,他认为,光导纤维很可能成为未来重要的技术发展方向。

为了摸清虚实,赵梓森专程前往福州,了解物结所的研究进展。他还跑到北京,去清华大学找到刚从美国参观访问回来的钱伟长教授,询问光纤的最新研究成果。

▲ 钱伟长

钱伟长告诉他,自己在美国的同学确实透露了一些信息,说美国在搞光纤通信,但暂时还没有公开的信息发表。

就在赵梓森掌握了这些情况后不久,恰逢邮电部正式恢复,正在组织下属各个单位召开会议,制定未来十年的科研规划。

于是,赵梓森果断向 528 厂的领导建议,将光纤研究纳入厂里的科研规划之中。

据赵梓森回忆,在讨论这个建议时,有一个北京的领导,当着上百人的面指责他“胡说八道”。这个领导说:“玻璃丝怎么能通信呢?要花上千万人民币,如果做不成,你负得了责任吗?”

所幸,也有领导支持赵梓森的观点。最终,赵梓森的建议获得批准,“积极创造条件开展光导纤维的研究工作”,成为 528 厂的科研规划条目。

邮电部正式恢复后,全国邮电企事业单位进行了一系列调整。1974 年 2 月 23 日,邮电部发文,在原 528 厂的基础上,成立武汉邮电科学研究院。

1974 年 8 月,赵梓森专门撰写了《关于开展光导纤维研制工作的报告》,并先后向邮电部科技委和国务院科技办公室作详细汇报。

在报告中,赵梓森首次提出了“石英光纤作为传输介质、半导体激光器作为光源、脉冲编码调制作为通信制式”的技术方案。

这个方案在国务院科技办组织的“背靠背辩论”中,战胜了中科院物结所、清华大学、成都电讯工程学院(现成都电子科技大学)的方案,获得了国家有关部门的支持。

不久后,国务院科技办公室同意,将光纤研制项目列为国家“五五计划”的重点赶超科研项目。邮电部科技委也将该项目列入了《邮电部十年科研规划》,拨发经费给予支持。

就这样,武汉邮科院正式走上了光纤通信的研究之路,而赵梓森也如愿开始了自己的“光纤梦”。

█ 历经千辛万苦,拉出中国首根光纤

赵梓森正式开启光纤的研究后,发现情况并没有想象中那么乐观。

当时,武汉邮科院除了赵梓森的光通信项目之外,还有院总工程师负责的毫米波项目。

因为资源有限,武汉邮科院将毫米波项目列为最高优先级,给予重点支持。而赵梓森的光通信项目,只能“靠边站”。

赵梓森的实验室,是厕所边上的一个化学用品清洗间。他的研究团队,只有十人,都是院里改制后无处可去的物理和化学老师。

他们对石英了解甚少,只知道一些基本的化学公式。

最开始,他们使用酒精灯加热,结果温度不够,原料毫无反应。后来,他们设计出石墨电炉,能够产生 1200℃的高温,但是仍无反应。

于是,他们将石墨电炉的数量增加到 12 个,终于得到了一些白色粉末。结果,化学分析之后,发现白色粉末是硅胶,不是石英,整个团队心凉半截。

无奈之下,赵梓森让团队成员黄定国到上海、沙市石英厂找专家请教,才知道熔炼石英需要 1400℃~2000℃的高温,要用氢氧焰。

赵梓森赶紧带领团队设计熔炼车床,才算让实验步入正轨。

后来,他们设计出了 MCVD 法(改良管内化学沉积法),总算能够制作纯度超高的石英。他们还绘制了数百张图纸,利用旧车床和旧机械零件,制造出一台光纤拉丝原型机。

在一次实验中,四氯化硅从管道中溢出,生成氯气和盐酸冲进了赵梓森的眼睛和口腔中。由于氯气释放浓度太大,他眼睛剧痛,晕倒在地,同事们赶紧将他送进医院。

到了医院,医生都愣住了,没见过这种情况,根本不会治。赵梓森就跟医生说:“用蒸馏水冲洗眼睛,然后打吊针消炎,就行。”

眼睛刚一消肿,还未痊愈,赵梓森又回到了实验室。

1977 年年初,经过不懈的努力,赵梓森终于带领团队拉出了中国第一根石英光纤,创造了历史。

当时,这根光纤是一根短波长、阶跃型光纤,长度为 17 米,损耗为 300dB / km。

▲ 1977 年,赵梓森(左三)与同事讨论石英玻璃熔炼

赵梓森拉出第一根光纤后,并没有引起相关部门的重视。即便是武汉邮科院自己,也没有太把光纤当回事。

前面说了,作为直属邮电部的科研型机构,武汉邮科院的主要研究方向并不是光纤通信,而是毫米波通信、同轴电缆、微波、载波、传真以及电报。

不久后,赵梓森迎来了一次机遇。

当时,全国都在宣传“农业学大寨、工业学大庆”,邮电部就搞了一个“学大庆”展览会。

在展览会上,赵梓森展出了自己光纤通信项目。他搭建了一个小型的电视通信系统,用光纤传输黑白电视信号。

这个项目,引起了很多到场参观人士的关注,其中就包括时任邮电部部长钟夫翔。

▲ 钟夫翔

钟夫翔对赵梓森的“玻璃丝”通信半信半疑。他决定拿掉玻璃丝,看看通信是否会中断,然后再放回去,看看是否会恢复。

赵梓森回答道:“你拿掉肯定没有了,但放上去是对不准的。我没有精密的微调设备,现在是用橡皮加螺丝钉来调的,对了一个钟头才能对准。”

赵梓森让钟夫翔一周后再来,他会对系统校准进行改良。果然,一周后,钟夫翔又来了。这次,他验证了赵梓森的说法,也验证了“玻璃丝”通信确实是可行的。

很快,邮电部就将光纤通信列为邮电部部属重点项目,也就是国家重点项目。然后,整个武汉邮科院的研究方向,整体转向了光通信。

邮科院总工程师的毫米波项目,还有院长妻子的电报项目,统统给赵梓森的光纤项目让了路。赵梓森本人,也成为了院里的副总工程师。

赵梓森和他的“玻璃丝”,就这样改变了武汉邮科院的命运,也拉开了中国光纤通信时代的序幕。

█ 亦步亦趋,紧跟国际步伐

拉出第一根石英光纤后,赵梓森并没有停止前进的步伐。他带领整个武汉邮科院,开始对光纤及制作工艺进行改进。与此同时,他们也启动了对通信机、激光器以及测试仪表等一系列光通信配套产品的研发。

1979 年,在赵梓森团队的努力下,武汉邮科院拉出了国产第一根符合国际标准的、具有实用价值的低损耗光纤。

▲ 赵梓森讲解光纤研制过程(1980 年)

1980 年,光纤通信发明人 —— 英籍华人高锟访问武汉邮科院。高锟看到院里的光纤通信技术后,表示惊讶并给予了高度认可。

进入 80 年代,武汉邮科院的 MCVD、PCVD 预制棒熔炼系统,以及骨架式光缆等,先后通过了部级鉴定和验收。这些科研成果,打破了国外的技术壁垒,为中国光纤通信从理论走向实际奠定了基础。

1981 年 12 月 28 日,武汉邮科院成功在武昌到汉口开通了中国第一条用光纤传输的光通信市话系统(简称“82 工程”)。

▲ “82 工程”的施工现场

当时,这套系统全长 13.3 公里,采用多模光纤,LED 光源,可以容纳 120 路电路,传输速度仅有 8.448Mbps,比主流的电传输还慢一些。尽管如此,在工程鉴定时,国家部委有 5 个部长和副部长同时到场参加,由此可见其重要性。

“82 工程”完工后,赵梓森提出要发展速率更快的单模光纤。

单模光纤的纤芯直径约为 8μm,比多模光纤的纤芯(50μm)更细,生产难度也更大。在国家科委主持的讨论会上,包括院士在内的绝大多数专家反对研究单模光纤,认为单模光纤是做不出来的。因此,赵梓森的建议未获通过。

没想到,一年后,赵梓森和武汉邮科院成功做出了单模光纤。于是,国家科委立刻改变规划,同意立项发展单模光纤。

后来的事实证明,单模光纤确实是全球光通信行业发展的趋势。

1983 年,赵梓森被任命为武汉邮科院总工程师。1985 年,他又被任命为该院的副院长。

繁忙的管理事务,丝毫没有减弱他对光纤技术研究的热情。在他的带领下,武汉邮科院在光通信领域创造了一次又一次突破。

▲ 武汉邮科院

1985 至 1988 年,赵梓森带领邮科院团队,完成了我国第一条 34Mb / s 市内光缆通信系统工程,用于市话。这是国家“七五”重点攻关项目,是国内首次采用长波长光纤进行传输。

之后,由他主持完成了我国第一条 34Mb / s 长途架空光缆通信工程,即“汉口-荆州”工程。这个工程为我国 18 万公里明线改造为架空光缆线路作出了示范,具有重大意义。

1991 年,赵梓森带领科技人员又完成了 140Mb / s 光缆通信工程,其中采用的单模光纤属于国内首次。

不久后,他又带队完成了国家“八五”重点攻关项目 ——“合肥-芜湖”光缆通信工程。这是我国第一条一级干线直埋式光缆工程,获得了邮电部科技进步一等奖 。

1993 年,赵梓森和他的同事们完成了当时世界上最长架空光缆工程 ——“京汉广工程”,长度为 3000 公里。

就这样,在赵梓森和武汉邮科院的牵头努力下,中国用了不到十年时间就全面掌握了 PDH 光纤通信系统的全套技术,形成了一定的生产规模。

▲ 赵梓森

除了 PDH 技术之外,赵梓森还带领武汉邮科院早早地进行了 SDH(同步数字系列)技术的布局。这个技术是 90 年代全球光纤技术发展的主流趋势,用于取代 PDH。

1995 年,赵梓森当选为中国工程院院士。这一年,武汉邮科院的 SDH 技术,正式进入实用化阶段。

▲ 1995 年,高锟给赵梓森颁发纪念品,世界光纤之父与中国光纤之父

从 1995 年到 1999 年,武汉邮科院先后推出了国产第一套 155M、第一套 622M 和第一套 2.5G SDH 光纤通信系统。后来,他们还推出了 8×2.5Gbps 波分复用系统。

正因为赵梓森和武汉邮科院的努力,我国光纤通信产品技术水平始终咬紧国外,没有被拉开差距。

█ 年逾古稀,持续发挥余热

2000 年,68 岁的赵梓森从领导岗位上退了下来。但他并没有真正停歇,而是继续承担研究和学术方面的工作,担任了武汉邮科院首席顾问,以及华中科技大学等学校的教授、博士生导师。

2001 年,他指导团队创立了中国在互联网领域的第一个 ITU 标准。

他带领团队在国际上率先提出统计复用与时分复用传输融合方法,完成首台基于分组网的多业务环设备研制,被国际电联批准为 ITU-T X.85 X.86 X.87 标准,实现了 160 年来中国在制订和掌握电信技术标准上零的突破。

2006 年,他采用自主创新技术,研制出 80×40Gb / s STM-256 帧结构 SDH 设备,安装于“上海- 杭州”国家干线工程,在国内首次实现 40Gb / s 在常用 G.652 和 G.655 光纤上 560 公里远距离传输,是中国第一套 3.2Tb / s DWDM 传输系统。

这项技术的突破,使我国站在了国际光通信技术与应用领域的前列。

2014 年,他提出了超大容量设计方案,实现了我国光传输实验在容量上的再一次突破。他和他的团队在国内首次实现普通单模光纤以超大容量超密集波分复用传输 80 公里,传输总容量达到 100.23Tb / s。

除了技术研究之外,赵梓森对光通信产业的发展,也是功不可没。最有代表性的,当然是推动武汉中国光谷的成立。

▲ 中国光谷

上世纪 90 年代末,华中科技大学的黄德修教授向政府建言献策,推动“中国光谷”的建设。这一建议,得到了业界的关注,也得到了赵梓森的支持。

2000 年,湖北省科协主持召开“中国光谷建设武汉地区院士和专家座谈会”,赵梓森等 26 位院士与专家签名,呼吁光谷落户武汉。

一年之后,紧邻洪山区,武汉・中国光谷正式诞生。赵梓森所在的武汉邮科院,也成为光谷最重要的创新源头之一。

如今,武汉中国光谷成为了全球最大的光纤光缆研制基地、全国最大的光器件研发生产基地、国内最大的激光产业基地。谷内相关企业总收入数以万亿,成为了城市名片、民族品牌、国家骄傲。

在学术和人才培养方面,赵梓森的成就也是毋庸置疑的。

他不仅是工程院院士,还担任过信息产业部科技委常委、湖北省科协副主席、中国通信学会会士、IEEE 高级会士、光谷首席科学家。

在近半个世纪的科研生涯中,他先后出版了 20 多本通信技术方面的专著,发表论文 60 余篇。他编著的《数字光纤通信系统原理》和《单模光纤通信原理》,被评为我国优秀科技读物并在国外展出。

这些年来,他为国家培养了数十名硕士和博士研究生,还有部委专家、集团总工、国家千人计划为代表的一大批高层次人才。武汉邮科院,也被称为中国光通信人才的“黄埔军校”。

█ 结 语

赵梓森院士目前仍然健在,今年刚好 90 岁高龄。

他是我国光纤通信技术当之无愧的奠基人和开拓者,为我国光纤通信事业做出了杰出贡献。正是因为他,我们国家的光通信技术才能在八九十年代始终咬住对手,并在本世纪成功赶超,成为世界领先。他被誉为“中国光纤之父”,是名至实归。

▲ 赵梓森(2019 年)

纵观赵梓森的一生,是那个时代科研工作者最具代表性的缩影。

他的人生经历告诉我们,即便是在艰苦的环境下,在极低的起点下,只要努力拼搏、持之以恒,就能实现逆袭。人生的际遇,虽然有很多命运的成分,但努力了才会有机会。不努力的话,就一点机会也没有。

好了,以上就是今天文章的全部内容。感谢大家的耐心观看,我们下期再见!

参考文献:

1、《闪光的足迹:记中国工程院院士赵梓森》,李木林,樊兴;

2、《踏遍青山人未老》,项耀汉等;

3、《赵梓森:中国光纤之父》,周鹏;

4、《赵梓森院士自大情绪特质的心理传记学研究》,应思远。

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关键词:光纤通信

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