2009年諾貝爾物理獎得主 光纖之父──高錕
更新日期:2009-11-30記者:文∕李名揚
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近日雲端計算喊得震天價響，它能透過網路，把原本在個人電腦上進行的運算、儲存等功能，全部交給遠處的超級電腦來處理，這不只需要網路，還需要能傳送大量資訊的光纖，而發明光纖的人，就是今年的諾貝爾物理獎得主高錕。
時間回溯到1966年，時年33歲的高錕任職於美國國際電話電報公司（ITT）的英國子公司標準電話與電報公司的標準通訊實驗室，在投身光通訊研究計畫三年之後，高錕於該年7月在《英國電機工程師學會學報》上發表了重要的論文〈介電波導管的光波傳送〉，從此開啟了光纖網路的新紀元。
打造資訊高速公路
在1959年雷射發明之前，長程通訊最熱門的研發方向是以「環形波導管」（銅線環繞的空心管）傳送微波訊號。由於紅外光雷射的頻率比微波高100萬倍，代表在同一時間內能傳送的訊息量是微波的100萬倍，因此雷射發明之後，電訊業者非常希望能用紅外光雷射來傳送訊號。
不過傳送光訊號有一項難以突破的障礙：無法長程傳送，這使得多數研究者對光通訊的研究興趣缺缺。傳送光訊號最好的方法是利用相鄰不同折射率物質所產生的全反射特性，讓光在玻璃中前進；然而光在玻璃中的衰減非常嚴重，訊號根本傳不遠。
但是高錕卻在不疑處有疑，對於「光在玻璃中會嚴重衰減」這件被視為理所當然的事非常不以為然，他並不認為這是無法突破的困境，因此從1963年加入標準通訊實驗室的光通訊研究計畫後，就開始積極研究光與玻璃的關係。他發現光在玻璃中的衰減主要來自於三項因素：玻璃分子的吸收與散射、玻璃分子結構不規則的影響，以及最主要的因素──玻璃中雜質的吸收與散射。他認為若能在製造玻璃的過程中將雜質去除，應該有機會大幅改善光衰減的情形。
這項研究並不容易進行，一個困難是如何減少玻璃中的雜質，另一個困難是如何測量光衰減的變化。高錕探訪了全世界許多知名的玻璃製造公司，大部份公司都只對生產藝術玻璃有興趣，而不願研究如何提高玻璃的透明度；也有人質疑減少雜質與降低光衰減之間的關聯性，或根本認為很難製造出雜質含量極低的玻璃。雖然大家都不看好，但在高錕鍥而不舍的努力下，終於找到一種在製造過程中利用高溫讓雜質離子氣化的極低雜質石英玻璃。
將這種石英玻璃製造成很細的纖維後，就要進行測量。由於樣品纖維的長度不長，光訊號在樣品中的衰減量大約只有0.1%，而在不同樣品中的差異又只有衰減量的0.1%，可以想像要測量出其中的差異有多麼困難。在想盡一切辦法之後，高錕的團隊終於製造出極精密的光線測量儀，可以對樣品中的光衰減進行反覆測量，透過大幅增加測量次數的方式，來找出不同樣品中極微小的光衰減差異。
最後高錕在1966年發表了那篇影響極為深遠的論文，確認了玻璃中雜質減少與光衰減之間的關係，讓世人知道「以玻璃傳送光訊號」絕對是一件做得到的事。
但是通訊業界對這篇論文的反應並不熱烈，因此高錕又展開另一項努力：向可能對此有興趣的公司宣傳光纖的可行性及發展優勢，並設法將實驗室中的成果落實為產品。他相信唯有集合眾人之力，才能使光纖通訊技術大步向前邁進。
過了四年，美國康寧公司（Corning）終於在1970年首先開發出可以量產的光纖產品，訊號衰減情形約為每公里20dB，這樣的訊號衰減程度大約與銅線相當，已經可以實用化；到了1982年，康寧公司又開發出訊號衰減只有每公里0.15dB的光纖，也就是我們現在普遍使用的光纖，此後，全世界終於進入光纖時代，而高錕則被尊稱為「光纖之父」。
像鄰居一樣親切的大科學家
雖然獲得了這麼高的成就，高錕卻一點也沒有大科學家的架子。早在20多年前就曾邀請高錕來台灣參加研討會的光電科技工業協進會董事長石大成表示，高錕就像住在你家隔壁的鄰居叔伯，非常平實，不認識他的人，根本看不出來他是這麼有名的大科學家。而且高錕對人非常親切，整天笑咪咪的，雖然總是表現出絕佳的紳士風度，卻又不會因為這種風度而給人距離感，他認為這應該與高錕中學就接受香港天主教學校的英式教育、後來又去英國接受大學教育有關。
高錕1933年出生於上海，1949年國共內戰時舉家遷居香港。他從小對化學特別有興趣，小學六年級開始根據科學雜誌自己做化學實驗，曾經以紅磷和氯酸鉀製造泥球炸彈；後來被父母親發現化學實驗的危險性而下令停止時，依照高錕在他的自傳《潮平岸闊–高錕自述》中的描述是：「我們手上的氰化物足以毒害全城的人！」
後來高錕又迷上無線電，也種下他日後修讀電機工程的種子。高中畢業後，因為當時香港唯一的一所香港大學沒有電機系，所以他決定報考英國的烏爾威治理工學院（現在的格林威治大學），在1953年獨自赴英留學。
1957年高錕畢業後進入標準電話與電報公司工作，1960年調到標準通訊實驗室從事研究工作，他在這裡研究的是微波通訊設備。過了三年，他覺得自己對相關技術已經相當熟悉，想要轉變工作環境，就申請到一家學院的電機系擔任講師。
顯然高錕在公司頗受器重，因為他的辭職引起不小騷動，不但標準通訊實驗室的主管親自約談，主張他應該留在工業界而非學術界，而且公司還願意賠償那所學院的損失，並幫高錕的太太黃美芸也安排一份工作。就這樣，高錕留了下來，加入光通訊研究計畫，後來又在公司支持下，一邊工作一邊攻讀博士學位，於1965年獲得倫敦大學電機博士學位，並在1966年發表論文〈介電波導管的光波傳送〉。
1970年，高錕受邀到香港中文大學擔任新成立的電子工程系主任，四年後又回到ITT，不過不是回英國，而是到美國ITT總公司的光纖通訊中心任職。接下來數年是高錕工作最忙碌的時候，不但每天早出晚歸，忙到連晚上做夢都夢到工作，甚至假日也經常去辦公室「看看」，卻往往一看就是大半天。另外他每年幾乎有1/3以上時間都在外地度過，到處參加國際會議，大力推動光纖產業。
高錕在1983年升任ITT的「科學行政總裁」，工作項目是「做任何他認為對ITT有重要意義的事」，高錕在自述中形容這就像是給他一張空白畫布，任他畫出心目中科學和技術可以引領而至的未來世界的圖像。事實上，ITT也真的為他拍攝了一張圖像做為宣傳照，不過，個性平實的高錕並沒有因為這樣的光環而失去自我，每當他看著那張宣傳照，心中想到的並非自己有多了不起，而是不斷提醒自己必須腳踏實地、兢兢業業，才不致辜負了這項任命。
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