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你上网只需要1毫秒,他却用了半个世纪

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乌鸦上尉作品

首发于微信号 乌鸦上尉

微信ID:CaptainWuya


大家好

我是乌鸦上尉

上网对于我们来说已经很普遍了

甚至一天不上网

这日子都没法过

大家也肯定在小区里面看过

运营商打的光纤宽带的广告

你上网只需要1毫秒,他却用了半个世纪


相比普通宽带

光纤用光信号进行数据传输

速度会有一个飞跃

最直观来说就是

我们下电影的速度会变得很快


大家肯定有印象

我们90后小时候下一部电影

速度能到100kb/s就算快的了

大多数时候都是几十几十的

等得人特别焦心

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但是现在

下载速度2m/s

都要被人嫌弃慢了

这就要得益于光纤的普及了


其实,早在上世纪七十年代

我们中国就有光纤了

而且还是自主研制

从实验室到大规模民用

我们走过了半个世纪的艰辛之路

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说起中国光纤

就不能不提到一个人

那就是被称为

中国光纤之父的赵梓森

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1932年,赵梓森在上海出生

因为是早产儿

所以小时候的赵梓森体弱多病

但他偏偏还是个

兴趣广泛的孩子

家人越是不让他动

他就越喜欢多动


每天放学后,赵梓森根本闲不住

自己摸索着做东西

几岁的时候

什么氢气球、收音机、模型飞机

他自己就都能做出来

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图:爱做模型的赵梓森


也多亏了这些爱好

赵梓森的身体越来越结实

再也没有病恹恹过

他做的模型飞机

还在市里获了奖


1937年,日军入侵上海

赵梓森一家逃到了英租界

靠开小百货店过活

后来太平洋战争爆发

日军大举进攻英租界

赵梓森当时只有9岁

却冒着日军装甲车的枪林弹雨

路上还带着两个弟弟

安全地逃到了亲戚家

受到了全家大人的称赞

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解放后

赵梓森考入上海交大

在自己最感兴趣的电信专业学习

毕业后,他被分配到武汉邮电学院

成为了一名教师

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图:爱拉小提琴的赵梓森


1969年,赵梓森接到了学院的一个研究项目

“大气传输光通信”

简单来说就是用激光通信

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当时所有人都没有多少经验

赵梓森刚接手时

他们试验的空气传输有效距离

仅仅只有8米

试验进度也特别慢

比如,要校正天线

必须用到平行光管

但是平行光管一年后才交货

东西不到位

研究人员就没法儿工作


但是赵梓森脑子特别灵活

他从小的动手经历

让他想出了个好点子

“太阳光就是平行光线

用太阳光就可以校正”


于是,他带着大家

把天线搬到了屋顶

利用太阳光校正了天线


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传输距离只有8m远远不够

赵梓森经过一年多的努力

大大提高了设备的传输距离


实验时,赵梓森让人把整个设备

搬到武汉最高的六渡桥水塔上

实现了“大气传输激光通信”

距离达到了10公里!

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看到这个结果

领导和同事都为此欢欣鼓舞

但是赵梓森却没有急着高兴

因为他发现大气传输

有一个致命的缺陷

那就是碰上雨雪雾的天气

就完全失灵了


可是平时使用的时候

怎么可能保证一直是晴天万里呢?

所以,他认为大气传输

只是看上去很美

以当时的成果

无法保证24小时不间断使用

那就根本不能用于邮电通讯

必须要找新的办法!


当时中国正处于文革时期

科研交流与世隔绝

图书馆里也只有几年前的外文杂志

想要找到一些先进的文献

简直是大海捞针


赵梓森却愣是

从图书馆一堆老旧的资料里

找到了一篇

华裔科学家高锟在1966年发表的

光纤通信论文光频介质波导

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图:世界光纤之父高锟


高琨可是世界光纤之父

后来诺贝尔奖的获得者

虽然当时高琨还没有这些头衔

但是赵梓森也敏锐地察觉到

这篇论文非常厉害


就好像找到了一本武林秘籍一样

当时没有复印机

赵梓森仍然要亲手

把整篇论文一字一字抄回去

再一个字一个字地弄懂

经过深入钻研

赵梓森认定

光纤通信技术具有巨大潜力

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可以说,赵梓森当时的判断

超过了全世界绝大多数人

高琨在美国提出光纤技术的时候

绝大多数人都是反对的


因为当时的主流认为

光纤技术的难点

在于如何将信号的损失降到最低

而世界上都用光学玻璃作为载体

当时最好的光学玻璃

是德国的蔡司相机镜头

但即使用的是最好的玻璃

光损失仍高达每公里700分贝

所有人都对此束手无策

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而在高锟的论文中

他提出玻璃丝的损失可低达20分贝

他的论文一出

整个业界哗然

美国的很多科学家

根本不信能做到这种程度


美国的贝尔实验室康宁公司

在1972年,烧了足足3000万美元

终于做出了3根长30米

损失仅为20分贝的光纤

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仅仅一年之后

1973年,赵梓森提出

要搞中国自己的光纤


在美国,尚且有多数人反对光纤

在当时文革还没结束的中国

谁会相信这种东西?


没有任何悬念

他的主张遭到了上级的强烈反对

领导在几百人的大会上点名批评他

玻璃丝怎么可能通信

而且还要好几千万的研究经费

如果失败

赵梓森,你负得了责吗?!

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于是,赵梓森的提议

被绝大多数人否定了


但就在这个时候

著名科学家钱伟起到了关键作用

钱伟长那时

正好访美归来

在美国见识到了这项先进的技术

于是,钱伟长特地找到相关部门

要求把光纤加入到科研规则中

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图:钱伟长


1973年,在全国邮电科研规划会上

赵梓森拜访了钱伟长

并得知美国光纤通信研究

已取得突破性进展

他们的光纤衰减

已降到每公里4分贝以下

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听了钱教授的介绍

赵梓森更加感到时不我待

美国有的东西

我们中国也要有

我们不能落在别人后面!


于是,他向邮电部和国务院科技办公室

作了详细报告

最后,他终于被允许开展研究


不过研究初期

赵梓森的光纤项目

只是一个可有可无的小课题

不光经费和人员都是最少的

连正规的实验室也没有一个

赵梓森和三个人一起

只能在实验楼厕所边的清洗室内

做化学试验

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因为仪器简陋

做实验的时候常常出事故

有一天,赵梓森在倒四氯化硅时

由于同事配合不好

四氯化硅在室温下又会沸腾

四氯化硅一下子喷到了赵梓森的右眼里

产生的氯气

让他右眼剧痛当场晕倒


同事马上把他送到医院抢救

可是医生也不知道怎么处理

直到赵梓森苏醒

才对医生说

“用蒸馏水冲眼睛,打吊针就行”

2个小时后赵梓森才终于恢复正常

但他也没有休息

而是立刻回实验室工作

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在试验光纤材料时

赵梓森他们发现

当时我们的化学工业水平

很难用玻璃制造出

合格的光纤材料


于是,赵梓森另辟蹊径

想采用石英作为材料

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可是,他们一开始化学水平不够

只用酒精灯加热

结果温度不够没有反应


改用石墨炉之后

温度是到了1200℃

但是反应时间不够

原料气体没反应完全就出来了

啥也没得到

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于是,他们又增加石墨炉个数

保证反应时间

结果出了一些粉末

大家以为是石英

高兴地跳了起来

结果一分析

粉末只是含水的硅胶

根本不是石英


就这样

他们一点一点自己摸索

光石英就失败了几十次

自己改良了管内化学沉积法

才终于研制出了石英光纤

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当时中国在研究光纤的

除了赵梓森所在的武汉邮电学院

还有中科院的福州物质结构所

而国务院科技办拿不出那么多钱

供两个单位一起研究

所以,只允许有一个单位负责

光纤通信项目

他们必须证明

自己的进展比对方快


赵梓森的心血没有白费

经过专家测评

赵梓森团队的石英光纤

力压中科院的玻璃光纤

正式成为了光纤通信项目的总负责

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图:赵梓森与同事讨论石英熔炼


历经千辛万苦,1977年5月

在“邮电部工业学大庆展览会”上

武汉邮电学院用自主研制的

16米光纤

展示了光纤传输黑白电视信号

刷新了所有人的认知

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会议预展那天

当时的邮电部长钟夫翔

在会场看到赵梓森的展示时

感到非常惊奇


钟夫翔觉得这个项目有重大价值

但又怕这是骗人的

毕竟这种东西

那时基本只能在美国见得到


于是,他直接让赵梓森站到一旁

让他亲自把光纤拿掉再装上

想看看是不是真的

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图:钟夫翔


然而,赵梓森却对钟夫翔说

拿掉就放不回去了

这是因为赵梓森团队资金不够

没有精密的微调机构

他们平时只能靠着巧思

用螺丝钉加橡皮泥组合起来微调

花了半小时才能对上

让他临场做出来是不现实的


钟夫翔觉得事关重大

就告诉赵梓森回去用仪器好好准备

他下星期再来看


赵梓森回去后

采用了容易对光的检测器

一星期后

他顺利在钟夫翔面前完成了演示


两周之后,邮电部就发来文件

光纤通信咸鱼翻身

正式成为了邮电部重点项目

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这下,赵梓森就有更多经费了

也能要来更多的人了

院长找来赵梓森问

“搞光纤需要多少人?多少钱?

院里全力支持”


赵梓森回答说:

全院所有人也不够

因为我们需要光纤生产车间

光器件研究所生产激光器

还要发展数字通讯”


院长看着赵梓森的样子

心里虽然打鼓

但还是选择相信他

于是,武汉院下马了其他全部的项目

把所有的资金和精力

都放到光纤的研究上

有了这个基础

赵梓森的光纤项目

得到了迅速的发展

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1978年,中国迎来改革开放

赵梓森随邮电代表团到意大利

参加国际光通信会议


意大利专家见到了赵梓森

看他样子土里土气的

以为咱们中国科研人员

都是一帮做不出成果的穷鬼

他们非常傲慢地说:

“你们可以派人

找我们学习光纤通信

但每个人要付20万美元学费”


结果,意大利专家回访中国时

专门到武汉院参观光纤通信

却发现中国的光纤通信技术

比意大利还领先

……

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意大利人臊了个大红脸

没好意思再提教我们的事

参观完我们的成果之后

意大利专家还赶紧向国内发电

“中国的光纤通信很好

我们的培训方案是错误的

赶快收回”

怕丢脸丢大了

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不过,那时中国的技术

虽然让意大利专家大惊失色

但距离美国日本还有很大的差距

我们虽然始终在追赶

但是因为我们没钱

对方总是能比我们快一步


1976年,武汉院刚刚

进行了一次光纤通话实验

同一年,美国已经开通了

世界第一条实用光纤通信线路

从华盛顿到亚特兰大

 速度达到44.7Mbit/s

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1979年,赵梓森的团队

拉制出中国第一根

具有实用价值的光纤

每公里衰耗只有4分贝


这对于当时的我们而言

已经是一个奇迹了

然而同一年

日本电话电报公司就研制出了

0.2分贝的极低损耗石英光纤

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图:赵梓森讲解光缆研制过程


1981年,国家意识到

光纤通信对于信息时代至关重要

于是,光纤通信的“八二”工程正式立项

负责人就是赵梓森


1981年12月

中国第一条实用化的

光纤通信线路在武汉开通

线路长13.3 km

传输信息速率为8.448 Mbit/s

建成后获得了良好的通信效果

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1984年,日本实现了中继距离50km

速率为1.7Gbit/s

实用化光纤传输系统

在通信距离和速率上

再次将我们远远甩在身后


1980年代

美国和日本的光纤产业

已有相当的规模

并且出现了康宁、住友等巨头企业


而我们别说产生巨头企业了

技术也远远不如人家

传输速率最高只能达到1Gbit/s

这远远不够

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赵梓森团队已经拼尽全力了

但我们和美日的差距

并没有缩小多少

赵梓森分析之后认为

我们一再追赶不上

关键因素是

我们国家整体的工业水平不够


光纤通信离不开三大要素

光纤、激光器和通信机

以当时中国的工业水平

虽然我们都能自主研制

但是都不如美日的好

这些基本的东西不行

光纤的推广使用只会被不断延误

我们和美国的差距不会缩小

为了解决这一切

赵梓森决定

技术引进+自主研制的路

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这个想法又引来了质疑

有院士问赵梓森

“你在文革时

全靠自己也把光纤做出来了

为什么要引进国外的技术?


赵梓森说

“不错

不靠外国我们也能制造生产光纤

但我们的光纤制造设备

熔炼车床太落后

用2年就生锈腐蚀了

不能保证精度

外国的机床是不锈钢的

我们还没有不锈钢

这是中国工业基础的问题

引进外国的设备

研究速度肯定会加快”

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其实,引进外资和技术

也正是我们改革开放的目的之一

作为光纤引进小组负责人

赵梓森首选的就是

世界第一的康宁公司

但是对方看我们有求于他

直接坐地起价

我们给不出那么多钱

只能选择放弃


康宁不行

我们又联系了日本的住友公司

我们要求住友在合同里保证

光纤要达到的技术指标

对方不同意

根本不打算好好教我们

如果换不回技术

那么这些钱等于还是打了水漂

这是我们不能接受的

于是,合作再次夭折

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最后我们找到了

荷兰的飞利浦公司

没想到,荷兰人对我们的要求

全都接受

双方在武汉成立了

长飞光纤光缆公司

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在双方的技术交流中

荷兰专家对我们的能力表示惊叹

“从来没有遇到技术这样精通的学员”


后来,荷兰人没教多久

我们就青出于蓝

荷方人发现我们生产的光纤

质量比他们自己产的还好

干脆自己就不生产了

直接用我们的

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从那以后

中国光纤的技术就飞速发展

中荷合资的长飞光纤光缆公司

经过二十年的发展

目前在光纤、光缆及光纤预制棒

三大主营业务领域

全面问鼎世界第一


我们从一无所有

发展到了光纤制造完全自主

每年可以生产总长

2.5亿芯公里的光纤

位居世界第一

并且把芯公里近千元的光纤价格

降到了每芯公里80元

让原来外国人垄断的高价光纤

变得比面条还要便宜

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技术上,我们也是世界一流

在现在的世界上

光纤传输速度能做到100Tbit/s

只有中美日三国!


长飞所在的技术产业开发区

也发展成了中国光纤通信的发源地

也就是武汉的光谷地区

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经过五十年的奋斗

我们终于能

和世界光纤巨头平起平坐了


长飞也带动了中国光纤产业的发展

它通过技术转让

扶植了一批中国的本土企业

其中就有在《大国重器》第二季中亮相的

江苏亨通集团

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21世纪是海洋的世纪

目前全世界95%的国际通信

都要依靠海光缆

在接下来的5G时代

海光缆肯定也是大家争夺的焦点


超级海光缆的核心技术

光纤预制棒

被称为光通信产业的“皇冠上的明珠”

过去,这项技术一直被

美国、日本、欧洲等国垄断

以前我国每年要花大量外汇去进口

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长飞发展壮大后

就和亨通等国内领先企业合作

每年投入数亿元

专门用于技术研发


经过十几年的努力

长飞成为了全球极少数的

同时掌握三种预制棒制造技术的

光纤光缆企业

亨通则成为国内唯一具备自主研发

光棒制造工艺和设备的企业

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马尔代夫是旅游胜地

但是因为他们

以前网络一直不太好

对游客是一个大影响


于是,去年5月

马尔代夫找到咱们做生意

让咱们给他们铺设海底光缆

马尔代夫的海底地形非常复杂

铺设难度很高

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但是,这根本难不倒亨通

在工程最关键的一段铺设中

亨通采用了自行研制生产的

世界最长的单根无接头海底高速光缆

这根超级海光缆长318.5公里

重220吨

长度是目前普通海光缆的3倍

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 最终,亨通只用了32天

就完成了1115公里的海光缆铺设

成功连接了6座主岛

马尔代夫也由此在南亚鹤立鸡群

成为通信覆盖范围最广的国家

直接由2G时代进入4G时代!

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我想,中国光纤产业

能取得今天的成绩

离不开赵梓森那一辈科学家

数十年如一日的奉献和坚持


从兴趣广泛的少年

到敢于尝试的研究员

年近九旬的赵梓森院士

依然像一个年轻人一样

活跃在光纤研究领域

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图:赵梓森院士


不过,咱们在光纤的商业应用领域

还有很多不足


文章开头我们说过

光纤离我们最近的应用

上网莫属了

但是大家也知道

中国的网速虽然提升得很快

但还远远没有到

让所有人满意的地步


我们的技术是世界一流

85.3%的光纤宽带普及率

也是全球第一

但是我们的宽带速度

最近才刚刚排到世界21位

虽然比英国法国这些是快了

但是和新加坡、韩国这种顶级速度

还是差了一截

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而且,我们还有

上行速度和下行速度不一致

这种技术上可以解决

但是因为需要层层审批

三大运营商一直拖着不解决的

人为降速问题


以及我们的网费太贵

也迟迟没有得到解决

总理说了很多次提速降费

三大运营商也一直出于种种原因

变成法儿不遵守

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我想,我们的通信行业

有很多做得很好的地方

比如我们的4G基站有300多万个

占了全球的64%

比如我们的网络覆盖率广

全国走到哪里

都有4G信号、光纤宽带

工人师傅还给我们服务到家

而英国乡镇的光纤

很多都是大爷大妈自己动手装的


但是,我们的目标绝不仅仅是

有地方做的比他们好就够

我们要成为世界一流的国家

就需要在所有方面

都向最好的那个看齐

特别是一些坑爹的

人为因素导致的问题

既然技术能够解决

为什么不解决呢?


我们中国人最不怕的就是

困难和麻烦

千千万万的电力人

用几十年时间

把高质量不间断的电

变成了像水和空气一样的

生活基本要素


所以我希望,我们的三大运营商

应该再努把力

让老百姓享受到

我们领先世界的光纤技术

让极速不延迟

和水电一样便宜的网络

覆盖全中国的网民



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