在首届中国光通信基础产业发展论坛举办讲座上
简水生:展望21世纪初光纤通信基础产业的发展
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 | | 中科院院士简水生 |
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人民网富阳3月19日电 记者陈云、王洪鹏报道:中科院院士简水生在此间举行的首届中国光通信基础产业发展论坛专题讲座上发表了主题为“展望21世纪初光纤通信基础产业的发展”的演讲。
简水生院士首先回顾了二十世纪通信传播的历史。
自从电报电话发明到二十一世纪，传输的媒体都是导体。光纤通信研究可以为人类提供无限的带宽，传统认为长途通信是很贵的概念，由于光通信的发展使得我们长途通信每分钟的话路成本大概是千分之几分钱。一根光纤究竟有多大容量呢?可以毫无夸大的说，光纤通信为人类信息社会奠定了一个前所未有的最廉价的通信容量最大的通信平台。
实际上人们对光纤基本特性的认识过程也就是光纤通信的发展过程。人们首先所认识的是光纤的损耗，大概在六十年代末七十年代初。从通信的角度讲，光纤的损耗是个绝望的数字。从1990年开始，人们首先把光纤的损耗由每公里20db降低到0.5db，基本上接近了光纤损耗的理论值。现在的生产工艺比较稳定，它的损耗基本稳定在0.189db每公里。能不能再降低?可以，这就是使用纯粹的石英，可以降低到0.154db。紧接着人们发明了光纤扩大器，从根本上解决了光纤传输距离的问题、解决了损耗的问题。尤其近年来，光纤的利用不仅仅是1.55的c波段，现在扩展到l波段。先是到1610，我估计最终我们可以扩展到1680。但是也产生了新的问题，就是噪音干扰的问题，现在的拉曼放大器的放大波长范围从1292到1660nm。
微波中继仅仅是作为战备的备用网。移动通信可以说是二十世纪人类的重大发明。光纤如此之好，但是人们不能带着光纤微波到处跑，还要用无线。
在二十世纪的时候，在移动通信里面最大的举措就是摩托罗拉要发行一个铱星系统，原来计划是发77颗卫星。我国也参与了这件事情，据说还免费为它发射了两颗卫星，但是发上去之后很快发现问题了。实际上66颗卫星同时使用才能容纳20万个用户，根本满足不了需求。问题不仅如此，要覆盖全世界的面积大概是5亿平方公里，大约1颗卫星要负责900万平方公里，何况手机的天线没有一平方公里大?所以靠铱星系统的手机要求有极高的灵敏度。2000年，科学时报有个记者问铱星陨落的根本原因?我认为是决策者本人思想技术的局限性、封闭性造成的。任何一个系统、任何一个对象不能有诚见，铱星系统的允诺给科学技术人员的最大启示就是思想不能狭隘。
简水生院士向与会者介绍了二十一世纪通信的发展进程。
光纤通信的容量接近了光辉的顶点，光纤通信取得如此大的发展与因特网的发展分不开。因特网是数据包的交换。所发出的包走的路径不一样，很可能第一个发的包受到阻碍，后发的包却先到了。因为是数据包交换等于是一个没有警察的国度，谁都可以发信，在网上找不到发信者的地址码，这就造成垃圾邮件的产生、黑客、黄色信息的传播等问题。网络的安全问题相当突出。日本去年提出今后三十年他们要重点研究十大问题，因特网的安全问题就名列其中，由于因特网的安全没有得到解决，所以人们寄予厚望的电子商务的黄金时代没有到来。到2001年美国的电子商务的交易额是326亿美元，造成这种情况网络安全是重要的原因。后来又提出BtoB，网络的安全使对电子商务的期望大大落空。
其次，贝尔实验室有几十位得诺贝尔奖金，世界公认一流实验室，这样的实验室首先受到灭顶之灾，要倒闭，后来由于美国政府的干预，没有卖掉，但他的好多子公司都卖掉了。为什么生产厂家跨的这么快?跟他们的生产方式有关系。拿10亿美元的合同可以到银行贷款15亿，可是产品生产出来后，企业又没有用，这不就是三角债吗?比如环球电信，他得总裁非常又魄力。1997年成立，几年之内建立几万公里的海缆，连接了27个国家、200多个城市。他们的口号是“一个地球，一个网络”，有魄力、有用处，但是用户没那么多，股票从几十美元跌到几十美分。李嘉诚先生乘机用5亿美元收购了这家公司。李嘉诚先生自称创业的秘诀就是“贱买贵卖”，所以不要以为高科技企业就没有风险。
由于人们所期望的电子商务黄金时代没有到来，其他的应用都无法进行。在最红火的时候，风险投资也非常容易得到。你只要有个新得构思，能够自圆其说，能够说服别人，你就能上市，所以人们说那个时候是“烧钱”的时候，因特网空前的繁荣。现在美国人非常讲究实效了，一个铜板要掰成两个来花了。这就是从1999年、2000年的顶峰掉到2001年的低谷，现在仍然在低谷。美国的统计中产阶级大概有1亿人在两年之内丧失了5亿元。这就是资本主义市场难以克服的周期危机。
到目前，人们就提出了个问题，宽带网的杀手应用是什么?远程教学、远程医疗、诊断?那就是如果发展到大家可以在家里上班，在任何地方工作只要完成任务就行的话，宽带网就会蓬勃发展。在网上可以很快知道别人搞什么研究，思想的碰撞可以激发大家更好的研究。因特网是很有前途的，目前只是暂时的困难。
移动通信之所以飞速发展，就是因为当前科技的发展，大家急于找到要找的人，这是移动通信不可替代的。何况宽带之后电池的耗能量大了。所以盲目把第三代无线移动看成辉煌的应用，我是持不同意见的。任何技术都要与社会的发展相适应，不能孤军深入，技术不能太先进了。3G移动通信媒体炒的太厉害了，应该从商业角度慎重考虑这个问题。
简水生院士展望了21世纪初光通信及基础产业发展的主攻方向
波长就是一个信号系统，把从前的电路交换，换成当前的光路交换。这种交换系统就是把光的传输和交换融为一体，把交换给取消了。希望今年能作出一个演示系统。这个问题是最简单最有效的解决如此困惑传输高速路的问题，宽带推广应用就有很好的基础。
今后一定要研究支持大通信容量廉价的光器件。第一个是可变波长激光器、高频调制器;第二是波分复用/解复用器/滤波器;第三是增益平坦和锁定的SCL波段放大器;第四是RAMAN放大器;第五是高频光探测器、MEMS光开关。我国目前发展正遇到困难是在通信方面注册的专利，外国人占90%。以后靠什么占领市场，靠什么垄断市场?就是靠专利。如果开关之后，一做什么就落入人家的专利，靠什么出口?此外还有飞秒脉冲直接写入的集成光路，新型的光调制器，新型的InterleaverPOLYMER复合集成新器件，可变波长激光器、高速调制器，还有更廉价的光纤。应该建立环保型的微电子和光电子的生产基地，我国的硅石材料是非常丰富的。多晶硅是未来最清洁的能源，销售你还发愁吗?
21世纪，要发展光网络与移动通信发布式的结合，这是一个很大的商机。光网络与毫米波的结合，如果成功的话，也是很大的具有革命性的进步。再一个是制造高精度的光纤陀螺。这不仅仅是未来航空系统，导弹系统要用它，国外的汽车里面也有陀螺。此外，新型实用化电流传感器、电压传感器，光纤光栅应力传感器，光纤光栅温度传感器。
上面我简单列举了一些在21世纪初叶就有这么多事情要做，市场的前景也是很大的，企业家好好的考虑这个问题。说实在的，有些知识可能是毕生精力的结晶。作为企业家，作为地方主管的领导要尊重知识产权，要认识到产品能否垄断市场是否是独到，是否是绝对的权威。所谓的自由竞争实际上并不是很自由的，知识产权就是不可逾越的障碍，一定要高度重视这个问题。华伟公司去年赢利225亿，研究投入30个亿。在现代国际经济一体话环境下，没有核心技术，如何战胜别人?问题不在如何战胜别人，而是有什么能力，能做什么?
现在已经冒出头的，一个是量子通信，一个是无耗新光纤，一个是量子计算机、光子晶体芯片计算机，一个是生物芯片计算机。光子计算机如果能成功可以比现在计算机的运算速度高出10个数量级。预计在本世纪的中叶全世界将完成光纤岛弧宽带网普及应用的历史使命;人们不仅可以实现和推广远程教学、远程医疗、全世界数据资源共享，而且可以在家庭或任意地方上班、办公;从根本商环节交通拥挤，废气污染，能源逐渐枯竭，影响人类持续发展等问题。
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来源:人民网 2002年3月19日
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(责任编辑:徐星瀚)
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