导言

现在，当我们能随时随地上网，舒适享受宽带接入带来的信息便利之时，不得不提到中国的光纤之父——赵梓森院士。

通信是人类文明进步的标志性符号。通信技术的每一次革命性突破都会推动人类文化和经济迈上一个新台阶。最早，人们利用击鼓传声和筑台烽火传递信息，来实现长距离的互通信息和协作。随着电磁波的发现和电报、电话的发明，人们通过金属导线和空气介质来传送信息，把“千里眼”和“顺风耳”的神话变为现实，有力推动了工业革命。到了20世纪中叶，信息革命浪潮呼之欲出，但传统的以金属导线传送信息的方式难以适应这次革命的需要，因为金属导线传送的信号容量小、损耗高、距离近、成本大。1880年，贝尔发明了一种利用光波作载波传递话音信息的“光电话”，它证明了利用光波作载波传递信息的可能性，是光通信历史上的第一步，贝尔实验室由此全球闻名。但因为没有合适的载体，贝尔发明的光信号在很长一段时期还是要通过金属导线传送。1966年，美籍华人高锟发表了一篇题为《光频率介质纤维表面波导》的论文，开创性地提出光导纤维在通信上应用的基本原理，描述了长程及高信息量光通信所需绝缘性纤维的结构和材料特性，解决了光导纤维（玻璃丝）传送光信号的理论问题。随着第一个光纤系统于1981年成功问世，高锟的“光纤之父”美誉传遍世界，也因此获得2009年度诺贝尔物理学奖。用光导纤维传送信号，容量大、损耗小、距离远、成本低，可以极大推动信息技术的巨大变革，特别是适应因特网高速发展的需要。高锟的理论因此点燃了通信领域科学家研制光纤通信的热情。20世纪70—80年代，美国、英国和日本等国调动顶尖科研资源花巨资研制光纤通信技术，光纤通信技术处在飞速发展的前夜。但此时在我国，受“文化大革命”和西方科技封锁的影响，少数科技工作者虽然知晓高锟的理论和西方正在研制光纤的信息，也开展了一些小范围的试验和研究，可因为体制限制、政策缺乏和基础工业薄弱，光纤通信的研制工作举步维艰，进展缓慢，我国因此存在严重落后于世界先进通信技术的危险。赵梓森院士当时身处武汉一个很小的邮电基层单位——武汉邮电学校，信息渠道较为闭塞，直到1973年才有机会读到高锟的论文。但一经读到该论文，他就非常认同高锟的理论并十分憧憬光纤通信革命的未来。在得知美国、英国、日本等发达国家在急速秘密研制光纤通信技术后，他没有像其他科研人员那样等待国家政策出台和发展时机的出现，而是立即行动，顽强地说服各级领导，积极主动争取各种政策的支持，克服基础工业落后的困难，土法上马，自力更生，硬是在非常艰苦的条件下研制出我国第一根实用型通信光纤，并以此为基础，配套研制、生产和建设了我国第一条光纤通信线路，在武汉建立了世界上规模最大的光电子产业基地——武汉·中国光谷。因为他的出色工作，我国的光纤通信技术不仅没有落后于世界，还在很多方面达到了世界领先水平。赵梓森院士也因此被业界一致认可为“中国光纤之父”。

赵梓森院士1932年出生于上海市卢湾区一个很小的制衣作坊家庭。自幼兴趣广泛，尤偏于理科和制作。尚在小学和初中阶段，就因陋就简制造过氢气球、矿石收音机、滑翔飞机模型和小提琴等。1937年8月，淞沪会战爆发，国军强占了他们家新盖的房子，全家人被迫颠沛流离，遍尝生活艰辛，因而促使其从小就树立了科学救国的理想。1949年高中毕业时，因追求感兴趣的动手性强的实用性学科，他先后从浙江大学农艺系（就读一年）、复旦大学生物系（拿到入学通知书但未去报到）退学，两次重新参加高考，最后于1950年考入上海大同大学（1952年并入上海交通大学）电机系，为他日后接触和研制光纤打下了基础。

赵梓森1954年大学毕业后被分配到武汉邮电学校当老师，在教授基础学科之余不忘刻苦钻研实用通信知识，且一直醉心于多项自己感兴趣的小制作和技术发明。“文化大革命”期间，他白天参加政治学习，晚上在家偷偷自制电视机和高端收音机，为后来的光纤研究奠定了扎实的理论基础。功夫不负有心人，他为科研兴趣的不懈努力不断得到回报。1959年，他率领团队研制的可解三阶微分方程的模拟计算机，在“武汉市高校五年成就展览会”上演示获得成功，被授予“武汉市高校科技成果特等奖”。1964年，他独立演算提出的“0-∞法解网络”解“梅森公式”因简捷实用得到学术界高度评价。1973年，他采用太阳光作平行光源，主导解决了立项研究多年而长期鲜有突破的国家级大气激光通信项目。这些理论研究和实践成果，既是他多年专注于科研兴趣不断积累的结果，也是他科研天赋和能力的反映，从此领导和同事们一致认可他为“技术专家”，觉得他“搞科研很有一套”，此为他日后说服领导并促成光纤研制积累了人力资本。

1973年主导解决了大气激光通信难题后，当许多同事为此欢欣鼓舞之时，赵梓森却非常冷静地看到这种技术会受到天气和障碍物的局限，很难有好的发展前景，于是开始思考新的通信方式。在听说光纤（玻璃丝）能够通信后，他急切地去湖北省图书馆找到华裔英籍科学家高锟于1966年首次发表的关于光纤通信的论文《光频率介质纤维表面波导》抄写阅读，初步认可了光纤通信技术的可行性和巨大发展潜力。后又通过多方了解，知道美国、英国和日本等发达国家已经在研制光纤通信技术并取得初步的成功后，更加坚定了自己的判断，感觉找到了光纤通信这座“青山”。就他的性格而言，咬定青山就难以放松。但当时的中国，因为长期的政治运动和信息闭塞，不仅是领导层，就连科研人员都不相信玻璃丝可以通信。怎么办？赵梓森意识到，机会不是坐等来的，而必须通过努力才能争取到。他抓住一切可能的时机，不遗余力地呼吁和说服各层级领导支持和发展中国的光纤通信研究，并最终把握住了三次重大的机会。

第一次是1973年5月，赵梓森作为技术代表，在出席全国邮电科研规划会议时，从刚访美归国的著名科学家钱伟长那里打听到美国已经秘密研制成功实用光纤的消息后，非常着急，感觉时不可待，硬是多方说服会议领导把“积极创造条件开展光导纤维研制工作”这句话列入未来科研规划中来，促使光导纤维研制第一次成为一般性研究课题。第二次是1974年10月，他创新性提出的符合我国国情的光纤通信研究技术方案（石英光纤作传输介质、半导体激光器作光源、脉冲编码调制为通信制式），在国务院科技办组织的“背靠背”辩论中，“击败”已经有前期研究基础且研究实力明显强于自己的竞争单位，使光纤研制项目首次被纳入国家课题的层面，为我国的光纤研制确立了正确的方向。第三次是1977年5月，在“邮电部工业学大庆展览会”上，他演示了用自行研制的光纤传输黑白电视信号，得到了时任邮电部部长钟夫翔的称赞和赏识，光纤通信因此被破格列为国家级重点攻关项目，从而促成其所在单位放弃了原来确定的重点攻关目标，而改为全院通力攻关光纤通信，并被任命为技术负责人，主导全院的光纤通信技术研究。我国的光纤通信研究从此迈入了快车道。

对光纤通信研制来说，争取到政策和单位的支持，只是万里长征走了第一步。按照赵梓森提出的方案，光纤通信的三个基本要素（光纤、激光器和通信机）在当时我国落后的生产设备和工艺条件下，哪一个都是空白，都需要自力更生去解决、去突破、去攻关。

第一步是研制实用型光纤（理论上石英纯度高于109、光损低于20dB/km）。当时的情况是，虽然通过“背靠背”辩论把光纤研制纳入国家级课题，但武汉邮电科学研究院内部并未真正重视，没有为此建立团队也没有专门的实验室。他好不容易说服领导，才把办公楼一层厕所旁一个废弃洗手间改造成简陋的实验室。他和10位志同道合的同事，采用最简易的实验设备（电炉、试管和酒精灯等）、最简单的工艺（烧烤）和最基础的原料（四氯化硅、氧气），经过1年多数千次的试验，才熔炼出高纯度（杂质10-9）的石英玻璃。并以此试验为基础，采用改良的化学气相沉积法（MCVD），自力更生绘制300多张图纸，利用院内一台旧车床和废旧机械零件，制造出一台光纤拉丝机，终于在1977年3月成功拉制出了我国第一根实用型、短波长（0.85微米）和阶跃型石英光纤（长度17米，损耗300dB/km）。又经过近三年的试制探索，于1980年4月，使拉制出的长波长光纤最低损耗值在1.55微米处达到0.29dB/km，最终达到实践应用的要求。

第二步是研制半导体激光器。就中国当时的工业和技术水平，如果单靠自力更生研制半导体激光器需要很长的摸索时间，如此会极大延误光纤通信在我国的推广使用。他利用被派到美国参观访问的机会，不失时机地与美国半导体激光器的发明人谢肇金博士进行商谈并达成了技术合作协议。为冲破美国设立的“技术壁垒”，必须分别在美国和中国合作建厂，利用谢肇金享有的美国专利技术生产长波长半导体激光器。1979年9月，受邀来华访问的谢肇金与武汉邮电科学研究院签订正式合作办厂协议，在中国开办长江激光电子有限股份公司，赵梓森为中方技术代表和负责人。但赵梓森清醒地意识到，引进技术是为了更好借鉴，绝不能单纯依赖。经细心考察员工后，他大胆启用了公司里年轻有为的李同宁为课题组组长，领导激光器的自主研发。经过两年多的努力，中方主导的长江激光电子有限股份公司终于在1981年9月研制出了我国第一个享有自己知识产权的长波长半导体激光器，摆脱了依赖美国技术的历史。

第三步是通信机问题。按照赵梓森在“背靠背”辩论时提出的技术方案，光导信号必须是数字信号，需要数字式通信机（脉冲编码调制机）。但符合脉冲编码调制机要求的半导体集成块，即使在发达国家当时还没研制出来，这成了解决通信机问题的“拦路虎”，难倒了一些同类型科研机构。而赵梓森没有因此退缩，也没有等待，他根据已掌握的扎实通信理论知识，认为半导体集成块研制出来只是时间问题，在研制出来之前，暂时可以通过“脉冲调相”来替代解决。随后的发展再次证明了他的“准确眼光”，一是武汉邮电科学研究院采用了这个替代方案研发出了可用于光纤通信实践的通信机，并在试验中获得了成功；二是国际上随后果然研发出了符合通信技术要求的半导体集成块。利用这些集成块，赵梓森指导科研团队很快研制出了脉冲编码调制二代机和三代机，顺利应用于我国的第一条实用光纤线路——“八二工程”，武汉邮电科学研究院因此在研制光纤通信中赢得了邮电部领导的信任和支持，取得了我国光纤通信研制的主导地位。

完成了材料和设备研制并通过试验验证后，接下来就是实用光纤线路架设了。1981年9月，邮电部和国家科学技术委员会确定在武汉建立一条光缆通信实用化系统，意在通过实际使用，完成商用试验以定型推广。由于该工程建设限于1982年完成，故简称“八二工程”。按照设计方案，该工程是一个市内电话局间中继工程，其主要技术指标为：传输速率8.448Mb/s，传输容量120个市话话路，中继距离6千米，线路长13.3千米，跨越长江、汉江，贯穿武汉三镇，连接武汉市四个市话分局。与研制过程中的试验线路相比，该工程最突出的困难有两个：一是线路长，这就要求光纤必须大批量生产。光纤的量产包括熔炼、拉丝、测试、套塑四个基本环节，每个环节内还包括其他子工艺。尤其是拉丝环节，为了兼顾光纤的质量和产量，还需要克服很多技术难题。二是在长距离传输中光纤可能面临的损坏，即断点问题。光纤无论是悬于空中，还是埋于地下，难免会发生意外出现断裂。这些断点有的显而易见，查找容易；有的则十分隐蔽，查找困难。为此，一方面必须研制光纤断点测试设备，另一方面还要随时待命，排查线路中断故障。1982年12月31日，中国光纤通信的第一个实用化系统——“八二工程”按期全线开通，正式进入武汉市市话网，从而标志着中国开始进入光纤数字化通信时代。

随着“八二工程”的成功入网，1983年5月，赵梓森被提拔为武汉邮电科学研究院总工程师。在他的领导下，又先后完成了数十项由短及长的光纤通信架设工程。其中，1987年完成的全长244.86千米的“汉荆沙”工程（武汉—荆州—沙市）被作为全国同类行业的示范。1993年完成的全长3046千米的“京汉广”工程（北京—武汉—广州），是目前中国、也是世界上最长的架空光缆通信线路，该工程跨越北京、湖北、湖南、广东等6省市。工程中为了解决原140Mb/s传输设备不适合中小城市电路条件的问题，他专门组织研发了140Mb/s1B1H码型机。由于北京到广州之间温差很大，会导致光纤在应力作用下信号传输出现延时，赵梓森指导学生毛谦进行攻关，确保了如此长距离光纤传导延时小于规定的14微秒。为了方便沿途各省市单位对工程维护，他们还在工程监控上首次采用了汉字终端显示。京汉广架空光缆工程的开通，不仅有效缓解了京汉广沿线的通信线路紧张状况，也对疏通全国光纤通信线路起到了很好的调节作用。这样在不到10年时间，赵梓森和他的团队就将大容量高传速的光纤通信线路连通到天南海北，完成了我国的信息高速公路建设工作。

如果用人体血液循环系统做比喻，“京汉广”工程只是光纤通信线路的大动脉，要把光纤通信深入到每个城市和乡村，实现光纤入户，还需要建立数量庞大的分支动脉、小动脉和毛细血管网。如此一来，单靠武汉邮电科学研究院和全国为数不多的几家单位生产相关材料和设备显然是不够的，必须加强光纤和光电产品的产业化和规模化。1983年，国家计委和邮电部考虑到我国工业基础薄弱，为了使光纤通信、光纤光缆迅速形成产业，决定寻求外企合作，武汉邮电科学研究院被指定为负责单位。1984年，邮电部、湖北省和武汉市三方达成协议，在武汉建设邮电部武汉通信光纤厂，赵梓森担任技术负责人。他经过认真调研和艰苦谈判，于1985年与荷兰飞利浦公司达成协议，合作建立中外合作公司——长飞光纤光缆服务有限公司（以下简称长飞公司）。长飞公司1988年成立，1992年即建成投产。不过，因工业基础过于薄弱，在投产的数年间国产光纤与世界先进水平仍存在较大差距，这也导致了在1988年到1998年建设“八纵八横”的一系列光缆干线工程中，一律采用进口的购自美国康宁公司的光纤。面对长飞公司发展初期面临的技术困难，赵梓森始终亲临一线指导，不断帮助公司提高技术水平。经过6年多的发展，到1998年长飞公司生产的光纤质量已接近世界先进水平，量产突破100万千米，现在该公司的技术和市场占有率已大大超过早期技术合作的飞利浦公司，成为中国第一、世界知名的大型公司。长飞公司的建立和发展，抑制了国外产品对中国光纤产业的控制，使得中国的光纤产业由弱到强，最终成为世界光纤制造大国。

美国有一个硅谷，中国有一个光谷。“武汉·中国光谷”拥有国内最大的光纤、光缆和光电器件生产基地，最大的光通信技术研发基地，是中国在光电子信息领域参与国际竞争的标志性品牌。此光谷建立有一个源头不容忽视——赵梓森。1995年，因在中国光纤通信领域的开创性工作与突出贡献，赵梓森被评选为中国工程院院士。同年，他首次提出加快武汉的光电子产业发展，将武汉建设成全国的光电子产业基地。2000年5月7日，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”，会上，包括赵梓森在内的26位院士和专家在《关于加快技术创新，发展我国光电子信息产业的建议》上签名，吁请党中央、国务院批准武汉建设国家级光电子信息产业基地———“中国光谷”，意在集全国之力，促进中国光电子信息产业的重组与扩张，形成武汉光电子产业的示范效应和品牌效应。2000年5月31日，“武汉·中国光谷”领导小组聘请赵梓森、李德仁院士为首席科学家。2001年2月28日，科技部正式批准在武汉建立国家光电子信息技术产业化基地，命名为武汉·中国光谷。光谷建成后，很快达成了预期目标。从2001年立项批建到2007年，只用了不到6年时间，武汉·中国光谷就成为世界上最大的光电子产品研产基地。

赵梓森不仅是一个杰出的科学家，还是一个善于科普的专家。因为长期醉心于科学研究，他不善交际，对科研之外的话题几乎很少言语。但只要一提到光纤，他的话匣子就滔滔不绝，尽量浅显易懂地介绍为何玻璃丝可以通信，以及玻璃丝用于通信的巨大优势。作为课题组负责人，我与他第一次见面，他就送给我一本他写的科普读物《玻璃丝的神通：浅谈光纤通信》。通过他的介绍，我在很短时间内就基本了解了光纤通信的原理和技术要点。我还注意到，无论在谈话还是报告中，很多时候赵梓森院士都不用“光纤”这个正式名称，而是用“玻璃丝”这个俗称。作为一个心理学者，我从中看到了他潜意识中的核心动力——玻璃丝通信之梦，所以，我决定用赵院士这个梦作为他学术传记的名称《玻璃丝通信终成真》。

2010年，由中国科学技术协会牵头，联合中组部、财政部、中国科学院等相关部门共同实施了老科学家学术成长资料采集工程。2015年本课题小组有幸承担了“赵梓森院士学术成长资料采集工程”的项目任务。

在采集过程中，我们以赵梓森院士的学术成长经历为主线，采集整理了反映赵梓森家庭背景、求学历程、工作经历、科研发展，尤其是对其日后科学成就产生深刻影响的工作环境、科研发展中关键节点和重要事件的口述历史资料，以及反映其学术思想和观点产生、形成、发展过程的实物资料和图像资料等。

非常幸运的是，赵梓森院士身体非常健康，健谈且记忆良好，故课题小组采取了以直接访谈为主的研究路线，通过对赵院士本人、重要团队成员及其亲人的结构化、半结构化和开放式的访谈，基本获取了赵梓森院士学术成长的资料全宗。

经过近两年的努力，采集工作获得了较为丰富的成果。比较重要的有：赵梓森院士珍贵的手稿、笔记类8件，重要著作6本，代表性学术论文65篇，人事科技档案资料108份，相关照片60张，获奖证书34份，音频、视频访谈资料1800分钟左右。此外还收集了关于赵院士先前的相关报道39则，传记1部。

本课题小组撰写的《玻璃丝通信终成真——赵梓森传》以采集到的真实资料为基础，按照时间顺序和学术发展脉络的交叉路线，从赵梓森少年时期的求学开始，详细地叙述他此后的学习、教学以及科研经历，着重对那些体现他学术创新、工作精神和人生态度的事件做了细致、深入的描述和分析，旨在为读者还原一个真实而又不平凡的科学家形象。在传记结构安排上，我们选取关键节点，着重突出4个影响他学术成长和科研成就的个性与重要事件的结合部分：①不达兴趣不罢休——为了选择喜欢的专业两次退学三次高考；②醉心于科研和实践——不管外面政治运动喧嚣，自己在家悄悄搞发明和制作；③看准目标就坚忍执着——认同光纤通信理论和前景后，就顽强甚至于偏执地说服各级领导支持，创造研制光纤通信的条件；④不等不靠艰苦创业——争取条件但不完全依赖，根据实际情况自己创造条件，用最原始设备研制出中国第一根实用光纤。

这本传记就是以此为核心，在尊重历史事实的基础上，真实而生动地讲述了赵梓森院士学术成长和科研发展的故事。

传记共有六章。第一章从赵院士出生讲到大学毕业，重点讲述了他从小显露出的理科兴趣和制作天赋，以及对兴趣的坚忍执着。第二章介绍他如何从一名普通中专老师成长为一名科研工作者的故事，着重描述了他不忘初心，不受政治运动影响，埋头搞科研的经历。第三章阐述他抓住机会，说服各级领导把光纤研制纳入国家级项目，并提出了具有中国特色的实用性的光纤研制方案。第四章是他自力更生研制和试制光纤线路的故事。第五章讲述他领导架设连通南北的中国光纤通信网络的历程。第六章介绍他主导推动建立中国光谷，引领我国成为光纤和光电子产品制造大国的事迹。

希望这本传记能够让更多的读者了解赵梓森院士的学术成长经历和中国的光纤事业发展历程，更希望年轻的科研工作者能够以赵梓森院士为榜样，学习他自力更生、艰苦奋斗、励志科研报国的精神，为中华民族的伟大复兴作出自己应有的贡献。