哀悼!微波电子学家、光纤专家黄宏嘉院士逝世

发布时间:2022-04-01

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  9月22日,中国科学院院士,我国著名的微波电子学家、光纤专家,上海大学教授黄宏嘉,因病医治无效在上海逝世,享年97岁。

  黄宏嘉是国内研究光纤通讯领域的先驱,长期从事微波与光纤传输研究,创立了“超模式”概念,取得理论上的突破,使微波与光纤研究的模式耦合理论建立在理想模式、本地模式和超模式的完整理论体系上。他是我国单模光纤技术的开拓者,最早研制出了中国的单模光纤,为我国微波技术及光纤技术的应用与发展作出了重要贡献。他出版的《微波原理》是国内该领域的第一本专著,被国际学界称作是一本“为中国人争气的书”。

  “我急于回国的唯一原因,我想,不是我爱美国少一点,而是我爱中国多一点。我爱中国的整个,不仅爱她的美德,而且甚至也爱她的贫困和不幸。”

  1949年中华人民共和国成立前夕,25岁的黄宏嘉刚刚在美国密西根大学获得工学硕士学位。校方挽留他继续读博士学位,而他却给美国朋友沃汉夫妇写了上面这段话,然后踏上了归国的旅途。

  此后,他以饱满的工作热情投身于新中国的微波与光纤事业,不仅创立了“超模式”概念,还最早研制出了中国的单模光纤,为我国微波技术及光纤技术的应用与发展作出了重要贡献。

黄宏嘉

  少年立志 动荡中坚定科技报国之愿

  1924年8月,黄宏嘉出生于北京的书香世家。曾祖父黄道让是清末著名的诗人,46岁考中进士,因为不满朝廷腐败,只做官两年便弃之回乡,他在《重登岳麓》七绝古诗中写下了“西南云气来衡岳,日夜江声下洞庭”的传世绝唱。父亲黄右昌则是中国近代著名的法学家,也是一位著名的诗人。黄宏嘉自幼便被曾祖父、父亲身上的光亮笼罩着,他们的报国心愿、故土情怀也在他心中悄悄生了根。

  黄宏嘉从小聪慧刻苦,中学时文理科成绩都十分优异。在选择大学专业时,家里人希望他能发扬家学,继续从文。但在风云变幻的时代下成长的黄宏嘉因接触到的新知识感到兴奋,认为理工科对自己有更强大的吸引力。于是,他选择考入国立西南联合大学,就读电机系电讯专业。

黄宏嘉与西南联大旧址牌匾合影

  大学期间,黄宏嘉不仅专业知识过硬,业余时间也喜欢阅读各国文学名著,夯实了英语基础。1948年,他考入美国密西根大学,在电机工程专业深造,并顺利取得工学硕士学位。

1948年,黄宏嘉在美国密西根大学

  在国外留学的他仍然保持着与国内亲友的通信。他十分想念曾经一同在翠湖畔学习、嬉戏的同窗,留恋祖国的一切。

  在得知要成立新中国的消息后,即将继续攻读博士学位的黄宏嘉便毅然决然地放弃了学位与优厚的待遇,决定即刻返程报效祖国。

  1949年10月1日,五星红旗在天安门城楼上缓缓升起,中华人民共和国诞生。这天晚上,黄宏嘉在香港搭乘运煤火轮,冒着被国民党军舰袭击的危险,通过了台湾海峡前往天津。

  由于当时通讯不发达,黄宏嘉回到祖国之后才知道新中国成立的消息。若是当时有比较现代化的通讯设施,他也许就能够在现场见证这一伟大历史时刻。也许就是这个缘故,黄宏嘉把毕生精力都用在了现代信息的传播手段上——他主要从事微波与光纤研究。

  从零到一 国内最早的光纤通信系统

  同那个时代所有从海外归来的爱国知识分子一样,回国后,黄宏嘉积极投身于工作中。那是一个到处都昂扬着爱国激情的年代,拼搏奉献使年轻的共和国很快就在一片近乎空白的条件下创造了一个又一个科研奇迹。

  黄宏嘉是国内研究光纤通讯领域的先驱。二十世纪六十年代,他将自己多年所学结合实验与思考整理、编写出来,尽己所能填补了学术与应用的空缺。1964年,黄宏嘉呕心沥血的100万字的《微波原理》由科学出版社出版,成为我国第一本微波电子学专著,被国际微波理论研究界评价为一本“为中国人争气的书”。

  谈起《微波原理》,黄宏嘉言语间却显得异常平淡:“我不认为它是很有分量的一个科学贡献,我自己独创的东西不多;而且当时因为贪大求全,我篇幅也写的比较大,有两卷。不过我当时只有三十几岁,我能写出当时那个,还是用了很大的苦功。”

《微波原理》是国内该领域的第一本专著

  二十世纪六十年代中后期,黄宏嘉调入中国科学院上海光学与精密机械研究所任研究员。他又发表了《从微波到光》,论证了从微波波导到光波导的发展,这是国内关于光纤可能用于通信的最早文献,为中国的光纤研究应用到通信打下了理论基础。

  完成了理论层面的奠基后,他开始着手于应用与实践的探索。此时,他所主攻的光纤通信的应用研究在我国仍然处于起步状态;国际上的相关研究也不清楚,光纤研究的主流究竟是多模还是单模。

  单模光纤与多模光纤,在纤芯直径上有着较大的差异。相比之下,单模光纤直径小,仅有9微米左右,这意味着无论是测量研究还是生产制造,单模光纤都需要更高的精细程度;同时,单模光纤需要激光源,应用成本也较高。这对于当时的科研团队是充满挑战的新课题。

  黄宏嘉深知课题的困难,却也看中了单模光纤在未来通信发展中的种种优势,坚定地提出了单模光纤研究的主攻方向。

  1979年,黄宏嘉被调到上海科学技术大学任副校长后,他立即在大学内创建了波科学研究实验室,这是国内第一个光纤研究实验室。次年,上海市科委将“单模光纤研究”列为上海市重大科学技术研究和新产品试制项目。

  1980年5月,他在中国光学学会主办的首次国际激光会议上,宣读了《我国首次制造并测试的单模光纤的初步报告》。

  经过两年的攻关,黄宏嘉与上海石英厂合作研制出我国第一根单模光纤。

  这种纤芯只有头发丝十分之一粗细的单模纤维,能同时传送上百万路电话,比曾经国内制造出的多模光纤能传送的信息量大几百倍,比当时市内电话使用的同轴电话线大近万倍。此次单模光纤科研工作是基础性的和开拓性的,不仅填补了我国在这一重要研究领域的空白,而且以较快的速度赶上国际水平。

科研成果获得了国内鉴定会认可,登上《解放日报》(图源:《解放日报》)

  接着,黄宏嘉领导的上海科学技术大学波科学研究实验室与当时分属电子工业部和国家机械委员会的传输线研究所和上海石英玻璃厂合作,大力开展国家科委“六?五”国家科研攻关项目“单模光纤技术”的研究。

  这次探索被称为“单模光纤会战”。黄嘉宏带着团队在实验室里做研究,一待就是几个月甚至半年。

黄宏嘉在实验室

  实验室的条件比较落后,没有像国外一样先进的计算机设备,只有计算器。遇到光纤的折射率、剖面这类比较复杂的计算,他们只能按着计算器一点点地算。

  为了保证实验数据结果的准确性,黄宏嘉奔波于上海石英玻璃厂与传输线研究所两个实验室之间,反复利用不同实验室的材料进行对比、检查。两个实验室相距数十公里,但黄宏嘉风雨无阻地坚持了整整三年,直到实验成功。就算是春节,他也没有停歇过。

  最终,黄宏嘉团队完成了一个400兆比特30.7公里的传输系统,这是国内最早的光纤通信系统,不仅填补了我国在光纤通信领域中的空白,而且使我国光纤通信技术的研究进入了世界先进行列。

  登高望远 笃定课题方向,发扬技术福音

  二十世纪八九十年代,随着生活条件的改善,彩电在中国进入了普及阶段。同时,计算机也被更广泛地了解,并越来越多地被投入到人们的工作当中。在多媒体应用领域,中国和发达国家的差距逐渐缩小。

  八十年代末,黄宏嘉将视野逐渐从单模光纤转向了特种光纤。单模光纤主要用于传输通信信号,特种光纤是区别于国际通信标准光纤的、具有特殊性能与用途的光纤,其材料掺杂、结构设计、工艺、传输波长、光学性能、机械和环境性能都具有特殊性,不仅可以应用于通信及相关的方面,更能服务于电力、石油石化、工业和军事等领域。

黄宏嘉在做实验

  黄宏嘉打心底里相信,无论是从设计还是到与各种工艺配合,特种光纤一旦实现生产、普及应用,一定会在提升人民生活水平、增强国家综合实力等方面发挥重大作用。

黄宏嘉在上海大学特种光纤重点实验室

  2000年,一位记者问黄宏嘉:正研究的光纤通信与我们每一个人的生活有什么关系?他说:“说来也很简单,现在要解决的重要课题之一就是如何把光纤光缆送到你我的家中。那时,我们坐在由光纤送来的电视、电话和计算机等多种信号跟前,才算是真正享受到多媒体给大家带来的福音。”

  “我一辈子所要追求的也许就是一点光。光和热是紧密连在一起的,有了光才有了热,有了热我们才又感受到光的伟大。光和热就是这样在相互交叉,相互融合。”

  如今,我们每天都享受着各种媒体设备带来的便利,藉由它们,我们能看到、听到更广阔而生动的世界。

  迄今为止,黄宏嘉已经硕果累累,但他却从不曾为个人荣誉所累。他说:“做一个纯粹的真正搞科学的科学工作者,这是我的目标。”

(责任编辑:程博)

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