赵梓森:“中国光纤之父”的拓荒人生
2023-05-30李传云
李传云
从在厕所边拉出中国第一根实用光纤,到让中国光纤占据世界市场的半壁江山,服务于亿万家庭……赵梓森用大半生的砥砺奋进、披肝沥胆,为我国成功追上了“光”!
2022年12月15日,中国工程院院士、光纤通信专家赵梓森因病逝世,享年91岁。从2G、3G、4G到5G,我国高速发展的通讯技术背后,离不开赵梓森院士的发明创造。从在厕所边拉出国内第一根实用光纤,到让中国光纤占据世界市场的半壁江山,他砥砺奋进几十年,为国作出了杰出贡献!但拥有赫赫功绩的赵老行事低调,他的经历和生活鲜为人知——
自发搞科研,在厕所边“追光”
赵梓森祖籍广东中山,1932年出生在上海卢湾区一个普通家庭,父亲是百货公司的售货员,母亲靠做缝纫活儿贴补家用。赵梓森出生时早产,童年时瘦弱矮小,经常生病,还差一点被伤寒夺去生命。
少年赵梓森在病痛中体悟到,人活在世上,首先要有个好身板儿!为此,他开始跑步上学,并喜欢上了打乒乓球。但赵梓森兄妹八人,家庭负担重,连乒乓球拍都买不起。动手能力很强的他,就自制球拍,和小伙伴们在一个水泥台子上乒乒乓乓的对打……原本羸弱的身体越练越结实!
有一次,见弟弟眼馋别人的玩具飞机,自家却根本没有闲钱买,刚读初中的赵梓森又决定造一个!回家后他琢磨来琢磨去,硬是使出浑身解数做出了模型飞机。不光把弟弟哄的很开心,赵梓森还拿着这件“作品”,参加了当年的上海学生模型飞机比赛,并获得名次,受到了市长的亲自颁奖!
兴趣广泛的赵梓森受到鼓舞,从此爱上了发明创造。第二年,他又带着弟弟尝试组装收音机。买不起半导体,小哥俩就把矿石敲碎后用火加温,自制氧化铜检波器,然后钉上弹簧指针,爬到屋顶上去检测乱糟糟的信号……
这些少年时期的小发明,让赵梓森的数理化成绩变得很优秀!“制取氢气涉及到化学知识,做模型飞机不懂几何不行,做小马达离不开物理。”赵梓森生前曾介绍说,初中化学老师龚叔云也激励了他。因为欣赏赵梓森的勤动手、爱钻研,龚老师曾写信鼓励考上了高中的赵梓森:“你将来一定会成为科学家的,加油!”这话句无数次萦绕在少年的心头,他开始朝着科学家梦想发力。
但自从迷上物理科学后,赵梓森就开始严重偏科。他的数理化成绩在班上名列前茅,英语、历史、地理等文史类学科,却经常不及格,因为赵梓森抵触那些需要死记硬背的知识。结果,他只勉强考上了一所很差的高中。父母拉下脸警告说:即使不喜欢文史你也要学,起码得及格,否则将来连大学都考不上,你还当什么科学家?
1949年高中毕业后,成绩一般的赵梓森只考上了农学院,而不是他向往的理科名校。他想复读一年重新考,又不敢对父母说。因为经济拮据的家里,还在供养哥哥姐姐们念大学。但让赵梓森感念的是,开明的母亲还是支持他复读一年,不留人生遗憾。
第二年,趙梓森考上了复旦大学。“但我报的是物理系,结果成绩没达标,被录取到了中文系。”为了圆自己的科研梦,赵梓森放弃了名校复旦,辗转进入交通大学电信系学习。
毕业后,赵梓森被分配到武汉邮电科学研究院当老师。尽管教学占据了他的大量时间,赵梓森却坚持做着通信方面的研究工作。他知道百废待兴的中国,需要大规模的基础设施建设,正是各类科技人才短缺之际。
赵梓森在科研工作中发现,大学里所学的知识远远不够用,于是他又在业余学习数理方程、线性代数、概率论、场论等知识,为了方便翻译外文资料,他还自学了俄语和日语。
1971年,院领导让赵梓森牵头负责国家科研项目“激光大气传输通信”。没有专业的仪表设备,他便想出了“土办法”,把天线搬到屋顶上,利用太阳校正。接着又把全套设备,安装到了当时武汉市最高的建筑——六渡桥的水塔上,从而实现了大气传输激光通信,传输距离从8米迅速提高到10公里!
课题获得了成功,同事们都很高兴,赵梓森却发现了新问题,大气传输激光无法实现全天候通信,遇到雨、雪、雾等恶劣天气,装置就失灵了!这个弊端很致命,必须寻求到激光大气传输通信的“替代物”才行。
1972年一个偶然的机会,赵梓森从外文杂志上看到美国在研究“光纤通信”——利用玻璃丝进行通讯。他敏锐感觉到了光纤的前景,也对“玻璃丝”开始了当时国内前所未有的研究,最终确认光纤通信技术的可行性和巨大潜力。但由于国内对光纤不了解,当赵梓森提出把“光纤通信”列为科研项目时,却遭到了绝大多数人的反对。
为了上马光纤项目,赵梓森一次次争取,不遗余力地呼吁,但仍无法打消大家的疑虑。因为70年代的我国科研经费不足,对光纤也缺乏认知,都觉得赵梓森的想法太过“前卫”,难以实现。
怎么办?赵梓森决定力排万难,自行研制光纤。他四处寻找场地,最后把单位厕所边一间废弃的清洗房,收拾成了自己的光纤实验室。就这样,赵梓森在刺鼻的气味中追起了“光”!
土办法屡建奇功,啃着冷馒头成为“光纤之父”
虽然有了简陋之极的“实验室”,但赵梓森没有光纤方面的科研设备。为此他又想到一个“土办法”——用电炉、试管和酒精灯之类的“原始物件”,充当自己的实验设备;用最基本的四氯化硅和氧气当原料,拿最“古朴”的烧烤工艺做实验。
赵梓森还找来一个破旧的机床,用螺丝钉和橡皮泥代替精密“调准器”。他像小时候做飞机模型一样,憋足了劲儿要干成自己认准的事!
为了熔炼石英玻璃,赵梓森开始一次又一次做试验。然而,困难虽可以克服,危险却防不胜防。一次实验中,赵梓森倒四氯化硅的时候,被液体喷溅进了右眼里。因氯气的释放浓度太大,眼睛剧痛的他当场就晕倒了!
被送进医院后,医生们却有些束手无策,因为没见过这种情况。赵梓森被救醒之后,很淡定地指点白大褂说:“大夫,请用蒸馏水帮我冲洗眼睛,再打吊针消炎就行。”眼睛刚一消肿,还未痊愈,被白纱布包裹成了“独眼龙”的赵梓森,就又执意回到了他的实验室忙碌……
条件简陋,危险频发,这一切都没能阻碍赵梓森研究光纤的步伐。1974年8月,在历经长时间的深入钻研后,赵梓森提出“石英光纤通信”技术方案。在一无技术、二无设备、三无人员的情况下,他开始了中国光纤的精准攻关。
经过近三年的努力,几千次的试验之后,赵梓森终于在厕所旁熔炼出了高纯度的石英玻璃!
1977年,在掌握了光纤工艺、完成了对块料折射率的测试后,赵梓森用他“淘”来的旧车床和废旧机械零件组成的光纤拉丝机,拉制出了中国第一根短波长、阶跃型的石英光纤,它可以成功传输黑白电视信号!这引起了国家的高度重视,中国光纤通信技术也从此迈入“快车道”。
有了国家的支持,赵梓森开始在科研道路上大步向前!但他知道,拉出光纤只是走向光纤通信的第一步,而激光器和通信机这两个核心部件,却被外国人“卡着脖子”。赵梓森不甘心,经过两年多的努力,他和团队拿下了半导体激光器这个“拦路虎”——自主生产出了我国第一个享有知识产权的半导体激光器,摆脱了对美国技术的依赖。
接下来是通信机难题。根据赵梓森的技术方案,光导信号必须是数字信号,得有数字式通信机(PCM机)才行。但符合要求的半导体集成块中国没有,连欧美发达国家也尚未研制成功。
面对这一“世界难题”,赵梓森没有退缩,也没有等待。他尝试着通过“脉冲调相”来替代解决,并终于在第900多次试验中,取得了成功!至此,光纤通信的一道道难关都相继被攻克。“无论条件多么艰苦和不利,只要思想不滑坡,办法总比困难多。”赵梓森就是这样坚韧、乐观和自信。
1981年,邮电部和国家科委决定,在武汉建设中国第一条实用光纤线路。赵梓森又用“土办法”自制了27米高的拉丝塔!1982年底,光纤铺设贯通了整个武汉,“八二工程”全线开通,中国进入了光纤数字化通信时代。
在此后的10年间,赵梓森团队又将大容量、高传速的光纤线路连通到天南海北,完成了我国信息高速公路的建设。其中,1993年完成的全长3046公里的“京汉广工程”,跨越了北京、湖北、湖南、广东等6省市,是当时世界上最长的架空光缆通信线路!
在赵梓森勇敢而艰难的“拓荒”下,中国追上了欧美发达国家的脚步,全面迎来了光纤通讯时代。
虽然在中国光纤史上居功至伟,并成为了工程院院士、武汉邮电科学研究院的副院长,但赵梓森依然行事低调,生活简朴。1998年,弟子马卫东等人师从赵梓森院士读博,大家对老师的印象是“生活艰苦朴素,甚至令人心酸。”
“他穿的衣服很干净,却很陈旧,二三十年前的工作服,赵院士还在穿。”马卫东介绍说,赵梓森是“邮科院”的学术权威,他每年都出差到美国去参加光纤通信大会(OFC),但每一次临行前,赵院士都要买几包方面便、榨菜和馒头随身携带。
参加完大会回国后,赵梓森跟弟子们交流的时候,也曾吐槽“吃不惯方便面和冷馒头”,但考虑到在国外买东西吃太贵,每次不得不带。听得马卫东等人心疼不已……毕竟这时的赵梓森院士,已经是年近七旬的老人了啊。
一生淡漠名利
喜欢给妻子拉琴做饭
“老一辈科学家身上那种艰苦朴素的精神,是十分浓厚的,赵老是一个从不讲‘排场的人。”马卫东说到这里,又想起了2004年单位想给赵梓森分房的事。
当时赵梓森一家住在破旧的小楼里,墙面都没有经过任何装修。武汉邮电科学院相关负责人提出,赵老是院士,依照优待科学家功臣的规定,应该给“中国光纤之父”盖一栋两层小楼。
但赵梓森坚决不同意,“盖什么楼啊,有那个钱得用到科研上,国家落后是会挨打的!”赵院士表示,他和妻子对自家的居住环境已经很满意了,不需要再给组织增添负担。
2009年,华中科技大学邀请赵梓森院士给学生作一场讲座,弟子马卫东是具体的联系人,同时负责接送赵老。“院士讲座在高校里比较常见,赵老的电脑上有很多成形的PPT,按说,随便拿出其中一个讲就可以了,但他没有这么做。”马卫东回忆,赵梓森表示:“如果他们只是看中我的名声,形式大于内容,我是不去的,请先调查一下学生想了解的内容”。赵院士严谨务实,尤其看中讲座的实际效果。
马卫东联系主办方,并咨询了一些学生,得知大学生们最想了解光纤通信的前沿技术和发展趋势。明白学子们的诉求后,70多岁的赵梓森开始自己动手做PPT。他查阅了许多国外最新的科研论文,遇到个别技术细节,还会找马卫东等弟子一起探讨,直到把最新的科研技术吃透为止。
“赵老做出的PPT一点都不生硬”。马卫东说,“他能把最复杂的科研技术,用通俗易懂的知识点讲解出来,甚至还在PPT里穿插了许多动画。”这得益于赵院士“活到老,学到老”的坚持,从解放前走来的他,一直在与时俱进学习新事物。
再后来的一件事,让马卫东既感动又心酸。2019年,单位准备为赵梓森院士申报一项国家级奖项。80多岁的老人年事已高,复杂的科研成果整理工作,只能交给马卫东等弟子来完成。他们详细整理了80多页内容丰富的PPT,本以为赵梓森会很高兴,沒想到老人审核材料时,却皱眉不悦了。他要求“把这几页删除,这些描述也删掉……”
理由是“这些内容不是我一个人完成的,不是我的主要贡献”。但在大家看来,一系列关于光纤项目的发明创造,外界公认是赵梓森院士的心血啊。但赵老坚决让弟子们把80多页的申报材料,删得只剩下40页。现场有人提醒,不做加法反而做减法,这样的申报材料可能无法获评大奖!赵梓森却十分淡然:“有一是一,不能抬高我。”赵老治学严谨、不求功名的心态,也深深影响了他的弟子们。
当年马卫东即将完成博士学业时,赵梓森曾对他和别的弟子说:“我希望你们毕业之后能够留在邮科院工作,多为国家作贡献,而不要冲钱看。”光纤行业的博士人才很抢手,不少企业为马卫东博士他们开出了高薪。
但武汉邮科院是光纤通信技术和产业的“国家队”,这里的科研氛围也最好。“老师教导我们说,要多站在国家的角度考虑问题,以中国的光纤通信事业为重。”赵梓森的话深深影响着马卫东,他最终选择留在邮科院下属单位工作,从学生转变成了赵老的同事,致力于光纤通信和光子芯片技术的研究。后来马博士获得了“国家科技发明奖”、“杰出工程师奖”等荣誉,和恩师一样成为了享受国务院特殊津贴的专家。
在赵梓森的技术带头下,中国架设起了连通各地的光纤通信线路,并推动光纤到户工程。赵老还领衔吁请党中央、国务院批准在武汉建设“中国光谷”,让其成为了全球最大的光纤、光缆、光电器件生产和技术研发基地!
工作之外,赵梓森的生活简单而朴素。拉小提琴是他的一大爱好,从年轻一直坚持到年老。他喜欢门德尔松、巴赫、莫扎特、柴可夫斯基,《天鹅》更是每天必拉的曲目,赵老的妻子——武汉邮科院高级工程师范幼英,则是听他拉琴的忠实听众。“他有不少解决技术难题的灵感,都是拉琴的时候冒出来的。”范幼英说,“遇到不开心的事,他就给我拉拉琴,然后我俩一起买菜做饭,他又会变得乐乐呵呵的。”
赵梓森一直工作到80多岁,哪怕退休了也舍不得离开科研实验室。领导劝他年纪大了不要太累,赵老却幽默地说:“我是‘80后,还年轻哦。”他之所以这么拼,是想让中国的光纤领跑全世界,而不再像几十年前那样,追在人家屁股后面跑,还时不时被外国的高新技术卡住脖子。“技术永远是不断发展的,我们不抓紧推进,就会落后于人。”
2022年12月15日,赵梓森院士因病逝世,享年91岁。闻此消息,网上一片悲痛留言,大家都感念“中国光纤之父”的为国付出,老一辈科学家坚韧的拓荒精神。
从在厕所边拉出中国第一根实用光纤,到让中国光纤占据世界市场的半壁江山,服务于亿万家庭……赵梓森用大半生的砥砺奋进、披肝沥胆,为我国成功追上了“光”!