2009诺贝尔奖华裔获得者自述：光纤之父·高锟自传 [10]
根据一个月通知期的规定，向标准电话与电报递交辞职信。
Chapter06 探索光纤（2）
想不到这封信却引起颇大的反应。我的上司把我叫到办公室，说公司不想我辞职。标准电讯研究实验所总监金博士（Dr. King）力言，我应该从事研究而不是学术工作，还说我可以加入标准位于夏洛（Harlow）的实验所的光通讯研究计划。随激光在1959年发现，光通讯研究也带上工作日程，一种带频无限的通讯网络可望为世界带来通讯的革命。金博士特别提出，这项研究由杰出科学家亚历·里夫斯（Alec Reeves）主持，他在1936年发明用于数码通讯的脉冲编码调制（PCM）系统。在他领导下，早在激光发明前两年，一项光通讯计划已经展开。光源来自一个负离子发光器，光线由一条内置的镀银管引导。在1960年我加入标准电讯研究实验所的那一天起，所有这些研究已在进行。
标准提出的反建议顿时令我进退维谷，我最担心的还是不晓得怎样取回那二十五镑订金。而且，现在才拒绝学院的教席，也一定令校方很不高兴。标准电讯研究实验所为表明把我争取回来的决心，还派遣一名律师替我索回订金和取消买卖合约，更与我的新雇主安排我退职的手续，并愿意赔偿他们在我身上所花的开支。标准甚至答应给美芸也安排一份工作。这些建议实在难以拒绝，于是，我又要找房子，这次，在另一个城镇。
夏洛是一个新市镇，为的是安置伦敦那些过剩的人口。20世纪40年代末夏洛初建时，饱受战火摧残的伦敦尚元气未复，受损毁的地区不少仍有待重建，不少渴求安顿下来的人因此都乐意迁出市区，定居市郊。按照原来的计划，政府希望居民能在原区居住和工作，因此，不大着意兴建泊车设施，街道也大都是幽雅的羊肠小径。这儿不久便成为年轻家庭的安身之所，但大量的人口最终还是要在区外工作。在香港，20世纪70年代卫星市镇兴建时也抱着同一观念，后来也面对同样的问题：居民都要长途跋涉到区外上班上学。在夏洛，汽车只能停泊在狭窄的小路上，令交通挤塞问题百上加斤。
1960年我们迁进夏洛的时候，那仍是个光鲜整洁的小镇，镇中心是个交通并不繁忙的购物区，通往各种休闲设施的单车和散步小径也无车马喧闹。在此之前，我和美芸一直住在大都市，处身郊区的清新空气和空旷的田野，我们的生活习惯也随之转变。我们租住了一间由镇议会提供的小屋，左右都是同类的房舍，也都在翠绿丛中，黑莓丛和野榛子构成了天然篱笆的一部分。
我最初获安插在卡博维克博士（Dr. Karbowiak）的长程波导管小组，上班的第一天，他让我看实在的环形波导管。把波导管拿在手里，感觉很兴奋，这无疑是工程技术的杰作。卡博维克博士建议我研究微波和光学传讯的新方法，他说科研界对光束光学及其与波导理论之间的关系仍未有透彻了解，我应该深入探讨，从而解决波导的问题。巨型波导管中波的传导，可以用波理论和光束光学理论来解释。这是一个好开始。
不久，我的上司提议我一边在实验所工作，一边读个博士学位。伦敦大学大学学院的巴洛教授（Prof Barlow）是微波研究的先锋，后来亲自督导这方面的研究。我定的课题是“类光学波导”（Quasi-Optical Waveguides），目的是深入了解在封闭及开放式波导系统中自由空间传播及波导传播的现象。在封闭式波导系统中，讯息波在一个密封的金属罩中传导，而在开放式波导系统中，讯息波由电介质传导，因此电磁场不受金属管道限制。有关的研究，以类光学方式通过一个右弯的特大长方形波导管模型进行，让我有充裕的空间探索微波和光波在通讯中的功用。
Chapter06 探索光纤（3）
1960年，电讯业风雨欲来。以35吉赫环形波导管为基础的长程传送系统已发展成熟。电讯公司已投入大量资金，并准备投入更多资金，将系统推向准生产阶段。频宽扩展令主要的电讯公司矢言提供更佳的电话通讯系统，并计划引入视像电话服务，让使用者在通话时可以同时看到对方的容貌。美国电话与电报（AT&T）在20世纪60年代率先推出试验系统，令其他先进国家为之侧目。
与此同时，自激光于1959年发明后，电讯业雄心勃勃，相信光通讯很快便可实现。激光若能成为新的讯息载体，讯息容量比点到点微波传送系统提高达一百万倍。光通讯大有与环形导波系统争一日长短之势，但环形导波系统当时仍处于绝对上风。其时激光尚在发展初期，有关的实验性装置，只是在全球一两家研究所中进行过一些试验，其展示的特性远不能证明足以作为长程传讯的载体。在这次竞赛中，光通讯显然远远的落后。
我问自己：“怎可以那么快便断定激光没有可为？我们为什么不可以给光波找一种合适的波导管？如果光通讯只停留在理论的阶段，实在太可惜了。” 我要为问题找出答案。我要提出的问题是：
1. 红宝石激光是否可以成为通讯的光学载体？
2. 有什么物质具有高透明度，让光波可以远距离传送？
如果在一两年内仍找不到答案，也许光通讯的意念大可以丢进垃圾桶里去。但光通讯的潜力如此庞大，如果不大力深入研究，无疑是平白错失一个机会。
幸运地，管理层乐意给我提供研究的机会。我无疑冲上了正确的波浪，这个波浪的基础，是电讯业确认有必要提高传送频宽，实现宽频通讯。业内的策略学家力言，通过增加视像电话之类的新服务，以刺激电话需求，始能扩大收入基础。激光的发明，理论上可为通讯系统提供更高的频宽，令光通讯的实现指日可待。发展前景远大，所有有关宽频通讯的研究都获得毫无保留的支持和资助。
当时全球研究光通讯的机构不多，其他机构主要研究固态及半导体激光。激光的发明是物理学的一大突破，并为同调光学的研究开拓新路。激光在光频下会发出同调辐射，从中可得出不少重要的新知识，同调光学辐射的潜在用途也备受注目。激光在许多方面都有重大的发展可能，而不限于通讯方面。而利用激光的同调辐射作为讯息载体，即使并非绝无可能，也会十分困难。我以两个有关光通讯系统的问题作为起步点，一个是光通讯到底有多大用途，一个是为什么长程传送难以实现。
要实现光通讯，光源最好是一种可发出若干毫瓦电量的单频装置，可以运作多年，可作内部或外部调制，功率高，可在指定的波长发出辐射，并可让所发出的光束连接两个独立终端，在特定的波长下能长途传送。我必须证明达到这些表现指标完全可能，并且要做出有说服力的实验，以支持我的发现。这可说是任重道远，但只要有毅力，问题总可以解决。
让我再说说为什么那是发展光通讯的适当时机。当时的社会、商业和科技气候大致如下：
1. 二次大战后，世界经济日趋繁荣。
2. 商业发达，货物及资讯流通需求大增。
3. 半导体、电脑及物料技术日趋进步，先进技术应用日渐普及。
4. 在致力加速及加强全球讯息传输前线上，电讯是最重要的桥头堡。
Chapter06 探索光纤（4）
5. 社会财富日渐累积，可资助更进取的科技研究。
6. 冷战的威胁促进激光在通讯用途的研究，激光也可以用作武器。
从以上几点可以看到，形势的发展，与激光在光通讯用途都直接或间接有关。光通讯如能实现，通讯能力将有一日千里的发展，将世界推向资讯密集的新纪元，这是所有人都乐见的发展。
1970年我在香港进行短期讲学期间，亲身体会了点到点长程通讯带来的不便。在圣诞节之类的家庭团聚节日里，家人分处五湖四海的家庭，都会透过电话向父母、子女或兄弟姊妹问好，这段时间大概集中在十一二个小时之内。我要先打电话到电话公司预约通话时间，而通话只限三分钟。到了指定时刻，我们一家人紧张地守候在电话旁，最后，电话铃声响了。
“这是你打到伦敦的电话，你有三分钟时间！”
“孩子们快来，准备跟外婆说几句祝贺的话。圣诞快乐，你们打开了礼物没有？火鸡还在炉里吗？我们今天过得很高兴，快要上床了，伦敦现在下雪吗？”
“对不起，时间到了！”
“喂，喂！等等，我还没说再见，孩子们还要讲几句！”
“对不起，我要截线了。”
三分钟通话，收费也着实不菲。所以，只有在特别日子或有紧急事情，我们才用长途电话，而且打到海外的电话都要先通过接线生，私隐有没有保障也说不定。
卡博维克博士是波兰裔人，移居英国后，主管毫米波传送系统的研究工作。与他初次私下会面时，对他颇有点敬畏。他向我解释环形波导管的基础原理和好处，差点把我的光通讯热泼熄，转而投向环形波导管的怀抱。但他叫我自行决定研究项目，打通与微波相关的领域。
“不要着急，一个月后，再和我谈谈你的意念。”他总结说。
我坐到办公桌前，对着偌大而空荡荡的一张桌子出神。
“事情的发展倒和我预期的不一样，我坐在一个空房间里，对着一张空桌子，我的脑袋里也空空如也。”
一位上了年纪，有点秃头的先生来到房间，轻声温柔地说：“你一定是查理斯（我的英文名字是Charles），我也是查理斯，查理斯·伊格斯菲特(Charles Eaglesfield)，我正在进行光通讯计划的研究工作，和你共用这个办公室，我们肯定能合作愉快。” 他的话令我绷紧的心情顿时轻松下来。
“伊格斯菲特先生，很高兴认识你，我初来乍到，什么也不懂，不知道应怎样开始。”我说。
“你先安顿下来，我会告诉你我的讯息传送计划。约翰·列杜里斯正在开发一种光源，他是替亚历·里夫斯（Dr. Alec Reeves）工作的，里夫斯以发明脉冲编码调制而出名，是光通讯计划的最高负责人。”
能加入一个富有创意的实验室，令我大感兴奋。只是听到里夫斯的大名，已令我充满跃跃欲试的热情，希望能有一番作为。里夫斯是将电磁波化为一连串开关脉冲的发明人，而脉冲编码调制的发明，将通讯带进数码世纪。里夫斯在1936年的这项发明，将连续不断的电波化为开/关的脉冲讯号，不但证明了申农（C. Shannon）的脉冲变换定理及其与连续波最高频率组合的关系，还解决了噪音的问题。当时，晶体管仍未发明，更不要说集成电路了，里夫斯的发明还未能派上实际的用途。稍后，等到集成电路发明后，将模拟讯号转为数码讯号的电路板既可靠而生产成本也合理，脉冲
Chapter06 探索光纤（2）
想不到这封信却引起颇大的反应。我的上司把我叫到办公室，说公司不想我辞职。标准电讯研究实验所总监金博士（Dr. King）力言，我应该从事研究而不是学术工作，还说我可以加入标准位于夏洛（Harlow）的实验所的光通讯研究计划。随激光在1959年发现，光通讯研究也带上工作日程，一种带频无限的通讯网络可望为世界带来通讯的革命。金博士特别提出，这项研究由杰出科学家亚历·里夫斯（Alec Reeves）主持，他在1936年发明用于数码通讯的脉冲编码调制（PCM）系统。在他领导下，早在激光发明前两年，一项光通讯计划已经展开。光源来自一个负离子发光器，光线由一条内置的镀银管引导。在1960年我加入标准电讯研究实验所的那一天起，所有这些研究已在进行。
标准提出的反建议顿时令我进退维谷，我最担心的还是不晓得怎样取回那二十五镑订金。而且，现在才拒绝学院的教席，也一定令校方很不高兴。标准电讯研究实验所为表明把我争取回来的决心，还派遣一名律师替我索回订金和取消买卖合约，更与我的新雇主安排我退职的手续，并愿意赔偿他们在我身上所花的开支。标准甚至答应给美芸也安排一份工作。这些建议实在难以拒绝，于是，我又要找房子，这次，在另一个城镇。
夏洛是一个新市镇，为的是安置伦敦那些过剩的人口。20世纪40年代末夏洛初建时，饱受战火摧残的伦敦尚元气未复，受损毁的地区不少仍有待重建，不少渴求安顿下来的人因此都乐意迁出市区，定居市郊。按照原来的计划，政府希望居民能在原区居住和工作，因此，不大着意兴建泊车设施，街道也大都是幽雅的羊肠小径。这儿不久便成为年轻家庭的安身之所，但大量的人口最终还是要在区外工作。在香港，20世纪70年代卫星市镇兴建时也抱着同一观念，后来也面对同样的问题：居民都要长途跋涉到区外上班上学。在夏洛，汽车只能停泊在狭窄的小路上，令交通挤塞问题百上加斤。
1960年我们迁进夏洛的时候，那仍是个光鲜整洁的小镇，镇中心是个交通并不繁忙的购物区，通往各种休闲设施的单车和散步小径也无车马喧闹。在此之前，我和美芸一直住在大都市，处身郊区的清新空气和空旷的田野，我们的生活习惯也随之转变。我们租住了一间由镇议会提供的小屋，左右都是同类的房舍，也都在翠绿丛中，黑莓丛和野榛子构成了天然篱笆的一部分。
我最初获安插在卡博维克博士（Dr. Karbowiak）的长程波导管小组，上班的第一天，他让我看实在的环形波导管。把波导管拿在手里，感觉很兴奋，这无疑是工程技术的杰作。卡博维克博士建议我研究微波和光学传讯的新方法，他说科研界对光束光学及其与波导理论之间的关系仍未有透彻了解，我应该深入探讨，从而解决波导的问题。巨型波导管中波的传导，可以用波理论和光束光学理论来解释。这是一个好开始。
不久，我的上司提议我一边在实验所工作，一边读个博士学位。伦敦大学大学学院的巴洛教授（Prof Barlow）是微波研究的先锋，后来亲自督导这方面的研究。我定的课题是“类光学波导”（Quasi-Optical Waveguides），目的是深入了解在封闭及开放式波导系统中自由空间传播及波导传播的现象。在封闭式波导系统中，讯息波在一个密封的金属罩中传导，而在开放式波导系统中，讯息波由电介质传导，因此电磁场不受金属管道限制。有关的研究，以类光学方式通过一个右弯的特大长方形波导管模型进行，让我有充裕的空间探索微波和光波在通讯中的功用。
Chapter06 探索光纤（3）
1960年，电讯业风雨欲来。以35吉赫环形波导管为基础的长程传送系统已发展成熟。电讯公司已投入大量资金，并准备投入更多资金，将系统推向准生产阶段。频宽扩展令主要的电讯公司矢言提供更佳的电话通讯系统，并计划引入视像电话服务，让使用者在通话时可以同时看到对方的容貌。美国电话与电报（AT&T）在20世纪60年代率先推出试验系统，令其他先进国家为之侧目。
与此同时，自激光于1959年发明后，电讯业雄心勃勃，相信光通讯很快便可实现。激光若能成为新的讯息载体，讯息容量比点到点微波传送系统提高达一百万倍。光通讯大有与环形导波系统争一日长短之势，但环形导波系统当时仍处于绝对上风。其时激光尚在发展初期，有关的实验性装置，只是在全球一两家研究所中进行过一些试验，其展示的特性远不能证明足以作为长程传讯的载体。在这次竞赛中，光通讯显然远远的落后。
我问自己：“怎可以那么快便断定激光没有可为？我们为什么不可以给光波找一种合适的波导管？如果光通讯只停留在理论的阶段，实在太可惜了。” 我要为问题找出答案。我要提出的问题是：
1. 红宝石激光是否可以成为通讯的光学载体？
2. 有什么物质具有高透明度，让光波可以远距离传送？
如果在一两年内仍找不到答案，也许光通讯的意念大可以丢进垃圾桶里去。但光通讯的潜力如此庞大，如果不大力深入研究，无疑是平白错失一个机会。
幸运地，管理层乐意给我提供研究的机会。我无疑冲上了正确的波浪，这个波浪的基础，是电讯业确认有必要提高传送频宽，实现宽频通讯。业内的策略学家力言，通过增加视像电话之类的新服务，以刺激电话需求，始能扩大收入基础。激光的发明，理论上可为通讯系统提供更高的频宽，令光通讯的实现指日可待。发展前景远大，所有有关宽频通讯的研究都获得毫无保留的支持和资助。
当时全球研究光通讯的机构不多，其他机构主要研究固态及半导体激光。激光的发明是物理学的一大突破，并为同调光学的研究开拓新路。激光在光频下会发出同调辐射，从中可得出不少重要的新知识，同调光学辐射的潜在用途也备受注目。激光在许多方面都有重大的发展可能，而不限于通讯方面。而利用激光的同调辐射作为讯息载体，即使并非绝无可能，也会十分困难。我以两个有关光通讯系统的问题作为起步点，一个是光通讯到底有多大用途，一个是为什么长程传送难以实现。
要实现光通讯，光源最好是一种可发出若干毫瓦电量的单频装置，可以运作多年，可作内部或外部调制，功率高，可在指定的波长发出辐射，并可让所发出的光束连接两个独立终端，在特定的波长下能长途传送。我必须证明达到这些表现指标完全可能，并且要做出有说服力的实验，以支持我的发现。这可说是任重道远，但只要有毅力，问题总可以解决。
让我再说说为什么那是发展光通讯的适当时机。当时的社会、商业和科技气候大致如下：
1. 二次大战后，世界经济日趋繁荣。
2. 商业发达，货物及资讯流通需求大增。
3. 半导体、电脑及物料技术日趋进步，先进技术应用日渐普及。
4. 在致力加速及加强全球讯息传输前线上，电讯是最重要的桥头堡。
Chapter06 探索光纤（4）
5. 社会财富日渐累积，可资助更进取的科技研究。
6. 冷战的威胁促进激光在通讯用途的研究，激光也可以用作武器。
从以上几点可以看到，形势的发展，与激光在光通讯用途都直接或间接有关。光通讯如能实现，通讯能力将有一日千里的发展，将世界推向资讯密集的新纪元，这是所有人都乐见的发展。
1970年我在香港进行短期讲学期间，亲身体会了点到点长程通讯带来的不便。在圣诞节之类的家庭团聚节日里，家人分处五湖四海的家庭，都会透过电话向父母、子女或兄弟姊妹问好，这段时间大概集中在十一二个小时之内。我要先打电话到电话公司预约通话时间，而通话只限三分钟。到了指定时刻，我们一家人紧张地守候在电话旁，最后，电话铃声响了。
“这是你打到伦敦的电话，你有三分钟时间！”
“孩子们快来，准备跟外婆说几句祝贺的话。圣诞快乐，你们打开了礼物没有？火鸡还在炉里吗？我们今天过得很高兴，快要上床了，伦敦现在下雪吗？”
“对不起，时间到了！”
“喂，喂！等等，我还没说再见，孩子们还要讲几句！”
“对不起，我要截线了。”
三分钟通话，收费也着实不菲。所以，只有在特别日子或有紧急事情，我们才用长途电话，而且打到海外的电话都要先通过接线生，私隐有没有保障也说不定。
卡博维克博士是波兰裔人，移居英国后，主管毫米波传送系统的研究工作。与他初次私下会面时，对他颇有点敬畏。他向我解释环形波导管的基础原理和好处，差点把我的光通讯热泼熄，转而投向环形波导管的怀抱。但他叫我自行决定研究项目，打通与微波相关的领域。
“不要着急，一个月后，再和我谈谈你的意念。”他总结说。
我坐到办公桌前，对着偌大而空荡荡的一张桌子出神。
“事情的发展倒和我预期的不一样，我坐在一个空房间里，对着一张空桌子，我的脑袋里也空空如也。”
一位上了年纪，有点秃头的先生来到房间，轻声温柔地说：“你一定是查理斯（我的英文名字是Charles），我也是查理斯，查理斯·伊格斯菲特(Charles Eaglesfield)，我正在进行光通讯计划的研究工作，和你共用这个办公室，我们肯定能合作愉快。” 他的话令我绷紧的心情顿时轻松下来。
“伊格斯菲特先生，很高兴认识你，我初来乍到，什么也不懂，不知道应怎样开始。”我说。
“你先安顿下来，我会告诉你我的讯息传送计划。约翰·列杜里斯正在开发一种光源，他是替亚历·里夫斯（Dr. Alec Reeves）工作的，里夫斯以发明脉冲编码调制而出名，是光通讯计划的最高负责人。”
能加入一个富有创意的实验室，令我大感兴奋。只是听到里夫斯的大名，已令我充满跃跃欲试的热情，希望能有一番作为。里夫斯是将电磁波化为一连串开关脉冲的发明人，而脉冲编码调制的发明，将通讯带进数码世纪。里夫斯在1936年的这项发明，将连续不断的电波化为开/关的脉冲讯号，不但证明了申农（C. Shannon）的脉冲变换定理及其与连续波最高频率组合的关系，还解决了噪音的问题。当时，晶体管仍未发明，更不要说集成电路了，里夫斯的发明还未能派上实际的用途。稍后，等到集成电路发明后，将模拟讯号转为数码讯号的电路板既可靠而生产成本也合理，脉冲