你上網只需要1毫秒，他卻用了半個世紀

烏鴉上尉作品

大家好

我是烏鴉上尉

上網對於我們來說已經很普遍了

甚至一天不上網

這日子都沒法過

大家也肯定在小區裡面看過

運營商打的光纖寬帶的廣告

相比普通寬帶

光纖用光信號進行數據傳輸

速度會有一個飛躍

最直觀來說就是

我們下電影的速度會變得很快

大家肯定有印象

我們90後小時候下一部電影

速度能到100kb/s就算快的了

大多數時候都是幾十幾十的

等得人特別焦心

但是現在

下載速度2m/s

都要被人嫌棄慢了

這就要得益於光纖的普及了

其實，早在上世紀七十年代

我們中國就有光纖了

而且還是自主研製的

從實驗室到大規模民用

我們走過了半個世紀的艱辛之路

說起中國光纖

就不能不提到一個人

那就是被稱為

中國光纖之父的趙梓森

1932年，趙梓森在上海出生

因為是早產兒

所以小時候的趙梓森體弱多病

但他偏偏還是個

興趣廣泛的孩子

家人越是不讓他動

他就越喜歡多動

每天放學後，趙梓森根本閒不住

自己摸索著做東西

幾歲的時候

什麼氫氣球、收音機、模型飛機

他自己就都能做出來

圖：愛做模型的趙梓森

也多虧了這些愛好

趙梓森的身體越來越結實

再也沒有病懨懨過

他做的模型飛機

還在市裡獲了獎

1937年，日軍入侵上海

趙梓森一家逃到了英租界

靠開小百貨店過活

後來太平洋戰爭爆發

日軍大舉進攻英租界

趙梓森當時只有9歲

卻冒著日軍裝甲車的槍林彈雨

路上還帶著兩個弟弟

安全地逃到了親戚家

受到了全家大人的稱讚

解放後

趙梓森考入上海交大

在自己最感興趣的電信專業學習

畢業後，他被分配到武漢郵電學院

成為了一名教師

圖：愛拉小提琴的趙梓森

1969年，趙梓森接到了學院的一個研究項目

“大氣傳輸光通信”

簡單來說就是用激光通信

當時所有人都沒有多少經驗

趙梓森剛接手時

他們試驗的空氣傳輸有效距離

僅僅只有8米

試驗進度也特別慢

比如，要校正天線

必須用到平行光管

但是平行光管一年後才交貨

東西不到位

研究人員就沒法兒工作

但是趙梓森腦子特別靈活

他從小的動手經歷

讓他想出了個好點子

“太陽光就是平行光線

用太陽光就可以校正”

於是，他帶著大家

把天線搬到了屋頂

利用太陽光校正了天線

傳輸距離只有8m遠遠不夠

趙梓森經過一年多的努力

大大提高了設備的傳輸距離

實驗時，趙梓森讓人把整個設備

搬到武漢最高的六渡橋水塔上

實現了“大氣傳輸激光通信”

距離達到了10公里！

看到這個結果

領導和同事都為此歡欣鼓舞

但是趙梓森卻沒有急著高興

因為他發現大氣傳輸

有一個致命的缺陷

那就是碰上雨雪霧的天氣

就完全失靈了

可是平時使用的時候

怎麼可能保證一直是晴天萬里呢？

所以，他認為大氣傳輸

只是看上去很美

以當時的成果

無法保證24小時不間斷使用

那就根本不能用於郵電通訊

必須要找新的辦法！

當時中國正處於文革時期

科研交流與世隔絕

圖書館裡也只有幾年前的外文雜誌

想要找到一些先進的文獻

簡直是大海撈針

趙梓森卻愣是

從圖書館一堆老舊的資料裡

找到了一篇

華裔科學家高錕在1966年發表的

光纖通信論文《光頻介質波導》

圖：世界光纖之父高錕

高琨可是世界光纖之父

後來諾貝爾獎的獲得者

雖然當時高琨還沒有這些頭銜

但是趙梓森也敏銳地察覺到

這篇論文非常厲害

就好像找到了一本武林秘籍一樣

當時沒有複印機

趙梓森仍然要親手

把整篇論文一字一字抄回去

再一個字一個字地弄懂

經過深入鑽研

趙梓森認定

光纖通信技術

可以說，趙梓森當時的判斷

超過了全世界絕大多數人

高琨在美國提出光纖技術的時候

絕大多數人都是反對的

因為當時的主流認為

光纖技術的難點

在於如何將信號的損失降到最低

而世界上都用光學玻璃作為載體

當時最好的光學玻璃

是德國的蔡司相機鏡頭

但即使用的是最好的玻璃

光損失仍高達每公里700分貝

所有人都對此束手無策

而在高錕的論文中

他提出玻璃絲的損失可低達20分貝

他的論文一出

整個業界譁然

美國的很多科學家

根本不信能做到這種程度

美國的貝爾實驗室和康寧公司

在1972年，燒了足足3000萬美元

終於做出了3根長30米

損失僅為20分貝的光纖

僅僅一年之後

1973年，趙梓森提出

要搞中國自己的光纖

在美國，尚且有多數人反對光纖

在當時文革還沒結束的中國

誰會相信這種東西？

沒有任何懸念

他的主張遭到了上級的強烈反對

領導在幾百人的大會上點名批評他

“玻璃絲怎麼可能通信

而且還要好幾千萬的研究經費

如果失敗

趙梓森，你負得了責嗎？！”

於是，趙梓森的提議

被絕大多數人否定了

但就在這個時候

著名科學家錢偉長起到了關鍵作用

錢偉長那時

正好訪美歸來

在美國見識到了這項先進的技術

於是，錢偉長特地找到相關部門

要求把光纖加入到科研規則中

圖：錢偉長

1973年，在全國郵電科研規劃會上

趙梓森拜訪了錢偉長

並得知美國光纖通信研究

已取得突破性進展

他們的光纖衰減

已降到每公里４分貝以下

聽了錢教授的介紹

趙梓森更加感到時不我待

美國有的東西

我們中國也要有

我們不能落在別人後面！

於是，他向郵電部和國務院科技辦公室

作了詳細報告

最後，他終於被允許開展研究

不過研究初期

趙梓森的光纖項目

只是一個可有可無的小課題

不光經費和人員都是最少的

連正規的實驗室也沒有一個

趙梓森和三個人一起

只能在實驗樓廁所邊的清洗室內

做化學試驗

因為儀器簡陋

做實驗的時候常常出事故

有一天，趙梓森在倒四氯化硅時

由於同事配合不好

四氯化硅在室溫下又會沸騰

四氯化硅一下子噴到了趙梓森的右眼裡

產生的氯氣

讓他右眼劇痛當場暈倒

可是醫生也不知道怎麼處理

直到趙梓森甦醒

才對醫生說

“用蒸餾水衝眼睛，打吊針就行”

2個小時後趙梓森才終於恢復正常

但他也沒有休息

而是立刻回實驗室工作

在試驗光纖材料時

趙梓森他們發現

當時我們的化學工業水平

很難用玻璃製造出

合格的光纖材料

於是，趙梓森另闢蹊徑

想採用石英作為材料

可是，他們一開始化學水平不夠

只用酒精燈加熱

結果溫度不夠沒有反應

改用石墨爐之後

溫度是到了1200℃

但是反應時間不夠

原料氣體沒反應完全就出來了

啥也沒得到

於是，他們又增加石墨爐個數

保證反應時間

結果出了一些粉末

大家以為是石英

高興地跳了起來

結果一分析

粉末只是含水的硅膠

根本不是石英

就這樣

他們一點一點自己摸索

光石英就失敗了幾十次

自己改良了管內化學沉積法

才終於研製出了石英光纖

當時中國在研究光纖的

除了趙梓森所在的武漢郵電學院

還有中科院的福州物質結構所

而國務院科技辦拿不出那麼多錢

供兩個單位一起研究

所以，只允許有一個單位負責

光纖通信項目

他們必須證明

自己的進展比對方快

趙梓森的心血沒有白費

經過專家測評

趙梓森團隊的石英光纖

正式成為了光纖通信項目的總負責

圖：趙梓森與同事討論石英熔鍊

歷經千辛萬苦，1977年5月

在“郵電部工業學大慶展覽會”上

武漢郵電學院用自主研製的

16米光纖

展示了光纖傳輸黑白電視信號

刷新了所有人的認知

會議預展那天

當時的郵電部長鍾夫翔

在會場看到趙梓森的展示時

感到非常驚奇

鍾夫翔覺得這個項目有重大價值

但又怕這是騙人的

畢竟這種東西

那時基本只能在美國見得到

於是，他直接讓趙梓森站到一旁

讓他親自把光纖拿掉再裝上

想看看是不是真的

圖：鍾夫翔

然而，趙梓森卻對鍾夫翔說

拿掉就放不回去了

這是因為趙梓森團隊資金不夠

沒有精密的微調機構

他們平時只能靠著巧思

用螺絲釘加橡皮泥組合起來微調

花了半小時才能對上

讓他臨場做出來是不現實的

鍾夫翔覺得事關重大

就告訴趙梓森回去用儀器好好準備

他下星期再來看

趙梓森回去後

採用了容易對光的檢測器

一星期後

他順利在鍾夫翔面前完成了演示

兩週之後，郵電部就發來文件

光纖通信鹹魚翻身

正式成為了郵電部重點項目

這下，趙梓森就有更多經費了

也能要來更多的人了

院長找來趙梓森問

“搞光纖需要多少人？多少錢？

院裡全力支持”

趙梓森回答說：

“全院所有人也不夠

因為我們需要光纖生產車間

光器件研究所生產激光器

還要發展數字通訊”

院長看著趙梓森的樣子

心裡雖然打鼓

但還是選擇相信他

於是，武漢院下馬了其他全部的項目

把所有的資金和精力

都放到光纖的研究上

有了這個基礎

趙梓森的光纖項目

得到了迅速的發展

1978年，中國迎來改革開放

趙梓森隨郵電代表團到意大利

參加國際光通信會議

意大利專家見到了趙梓森

看他樣子土裡土氣的

以為咱們中國科研人員

都是一幫做不出成果的窮鬼

他們非常傲慢地說：

“你們可以派人

找我們學習光纖通信

但每個人要付20萬美元學費”

結果，意大利專家回訪中國時

專門到武漢院參觀光纖通信

卻發現中國的光纖通信技術

比意大利還領先

……

意大利人臊了個大紅臉

沒好意思再提教我們的事

參觀完我們的成果之後

意大利專家還趕緊向國內發電

“中國的光纖通信很好

我們的培訓方案是錯誤的

趕快收回”

怕丟臉丟大了

不過，那時中國的技術

雖然讓意大利專家大驚失色

但距離美國日本還有很大的差距

我們雖然始終在追趕

但是因為我們沒錢

對方總是能比我們快一步

1976年，武漢院剛剛

進行了一次光纖通話實驗

同一年，美國已經開通了

世界第一條實用光纖通信線路

從華盛頓到亞特蘭大

速度達到44.7Mbit/s

1979年，趙梓森的團隊

拉制出中國第一根

具有實用價值的光纖

每公里衰耗只有４分貝

這對於當時的我們而言

已經是一個奇蹟了

然而同一年

日本電話電報公司就研製出了

0.2分貝的極低損耗石英光纖

圖：趙梓森講解光纜研製過程

1981年，國家意識到

光纖通信對於信息時代至關重要

於是，光纖通信的“八二”工程正式立項

負責人就是趙梓森

1981年12月

中國第一條實用化的

光纖通信線路在武漢開通

線路長13.3 km

傳輸信息速率為8.448 Mbit/s

建成後獲得了良好的通信效果

1984年，日本實現了中繼距離50km

速率為1.7Gbit/s的

實用化光纖傳輸系統

在通信距離和速率上

再次將我們遠遠甩在身後

1980年代

美國和日本的光纖產業

已有相當的規模

並且出現了康寧、住友等巨頭企業

而我們別說產生巨頭企業了

技術也遠遠不如人家

傳輸速率最高只能達到1Gbit/s

這遠遠不夠

趙梓森團隊已經拼盡全力了

但我們和美日的差距

並沒有縮小多少

趙梓森分析之後認為

我們一再追趕不上

關鍵因素是

我們國家整體的工業水平不夠

光纖通信離不開三大要素

光纖、激光器和通信機

以當時中國的工業水平

雖然我們都能自主研製

但是都不如美日的好

這些基本的東西不行

光纖的推廣使用只會被不斷延誤

我們和美國的差距不會縮小

為了解決這一切

趙梓森決定

走技術引進+自主研製的路

這個想法又引來了質疑

有院士問趙梓森

“你在文革時

全靠自己也把光纖做出來了

為什麼要引進國外的技術？”

趙梓森說

“不錯

不靠外國我們也能製造生產光纖

但我們的光纖製造設備

熔鍊車床太落後

用2年就生鏽腐蝕了

不能保證精度

外國的機床是不鏽鋼的

我們還沒有不鏽鋼

這是中國工業基礎的問題

引進外國的設備

研究速度肯定會加快”

其實，引進外資和技術

也正是我們改革開放的目的之一

作為光纖引進小組負責人

趙梓森首選的就是

世界第一的

但是對方看我們有求於他

直接坐地起價

我們給不出那麼多錢

只能選擇放棄

康寧不行

我們又聯繫了日本的住友公司

我們要求住友在合同裡保證

光纖要達到的技術指標

對方不同意

根本不打算好好教我們

如果換不回技術

那麼這些錢等於還是打了水漂

這是我們不能接受的

於是，合作再次夭折

最後我們找到了

荷蘭的飛利浦公司

沒想到，荷蘭人對我們的要求

全都接受

雙方在武漢成立了

長飛光纖光纜公司

在雙方的技術交流中

荷蘭專家對我們的能力表示驚歎

“從來沒有遇到技術這樣精通的學員”

後來，荷蘭人沒教多久

我們就青出於藍

荷方人發現我們生產的光纖

質量比他們自己產的還好

乾脆自己就不生產了

直接用我們的

從那以後

中國光纖的技術就飛速發展

中荷合資的長飛光纖光纜公司

經過二十年的發展

目前在光纖、光纜及光纖預製棒

三大主營業務領域

全面問鼎世界第一

我們從一無所有

發展到了光纖製造完全自主

每年可以生產總長

2.5億芯公里的光纖

位居世界第一

並且把芯公里近千元的光纖價格

降到了每芯公里80元

讓原來外國人壟斷的高價光纖

技術上，我們也是世界一流

在現在的世界上

光纖傳輸速度能做到100Tbit/s的

長飛所在的技術產業開發區

也發展成了中國光纖通信的發源地

也就是武漢的光谷地區

經過五十年的奮鬥

我們終於能

和世界光纖巨頭平起平坐了

長飛也帶動了中國光纖產業的發展

它通過技術轉讓

扶植了一批中國的本土企業

其中就有在《大國重器》第二季中亮相的

江蘇亨通集團

21世紀是海洋的世紀

目前全世界95%的國際通信

都要依靠海光纜

在接下來的5G時代

海光纜肯定也是大家爭奪的焦點

超級海光纜的核心技術

是光纖預製棒

被稱為光通信產業的“皇冠上的明珠”

過去，這項技術一直被

美國、日本、歐洲等國壟斷

以前我國每年要花大量外匯去進口

長飛發展壯大後

就和亨通等國內領先企業合作

每年投入數億元

專門用於技術研發

經過十幾年的努力

長飛成為了全球極少數的

同時掌握三種預製棒製造技術的

光纖光纜企業

亨通則成為國內唯一具備自主研發

光棒製造工藝和設備的企業

馬爾代夫是旅遊勝地

但是因為他們

以前網絡一直不太好

對遊客是一個大影響

於是，去年5月

馬爾代夫找到咱們做生意

讓咱們給他們鋪設海底光纜

馬爾代夫的海底地形非常複雜

鋪設難度很高

但是，這根本難不倒亨通

在工程最關鍵的一段鋪設中

亨通採用了自行研製生產的

世界最長的單根無接頭海底高速光纜

這根超級海光纜長318.5公里

重220噸

長度是目前普通海光纜的3倍

最終，亨通只用了32天

就完成了1115公里的海光纜鋪設

成功連接了6座主島

馬爾代夫也由此在南亞鶴立雞群

成為通信覆蓋範圍最廣的國家

直接由2G時代進入4G時代！

我想，中國光纖產業

能取得今天的成績

離不開趙梓森那一輩科學家

數十年如一日的奉獻和堅持

從興趣廣泛的少年

到敢於嘗試的研究員

年近九旬的趙梓森院士

依然像一個年輕人一樣

活躍在光纖研究領域

圖：趙梓森院士

不過，咱們在光纖的商業應用領域

還有很多不足

文章開頭我們說過

光纖離我們最近的應用

非上網莫屬了

但是大家也知道

中國的網速雖然提升得很快

但還遠遠沒有到

讓所有人滿意的地步

我們的技術是世界一流

85.3%的光纖寬帶普及率

也是全球第一

但是我們的寬帶速度

最近才剛剛排到世界21位

雖然比英國法國這些是快了

但是和新加坡、韓國這種頂級速度

還是差了一截

而且，我們還有

上行速度和下行速度不一致

這種技術上可以解決

但是因為需要層層審批

三大運營商一直拖著不解決的

人為降速問題

以及我們的網費太貴

也遲遲沒有得到解決

總理說了很多次提速降費

三大運營商也一直出於種種原因

變成法兒不遵守

我想，我們的通信行業

有很多做得很好的地方

比如我們的4G基站有300多萬個

佔了全球的64%

比如我們的網絡覆蓋率廣

全國走到哪裡

都有4G信號、光纖寬帶

工人師傅還給我們服務到家

而英國鄉鎮的光纖

很多都是大爺大媽自己動手裝的

但是，我們的目標絕不僅僅是

有地方做的比他們好就夠

我們要成為世界一流的國家

就需要在所有方面

都向最好的那個看齊

特別是一些坑爹的

人為因素導致的問題

既然技術能夠解決

為什麼不解決呢？

我們中國人最不怕的就是

困難和麻煩

千千萬萬的電力人

用幾十年時間

把高質量不間斷的電

變成了像水和空氣一樣的

生活基本要素

所以我希望，我們的三大運營商

應該再努把力

讓老百姓享受到

我們領先世界的光纖技術

讓極速不延遲

和水電一樣便宜的網絡

覆蓋全中國的網民

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