方祖捷 上海光学精密机械研究所

中国光通信的发展历史充满曲折和激情。回想起来，可以用“峥嵘岁月稠”来形容。这是一个多少万人共同奋斗的事业，本文只是将笔者个人的经历和了解的情况，作为中国光通信事业前期发展的局部，作一回顾。

一、会战攻关，从无到有

   半导体激光器和光纤是光通信的两个翅膀。

   对中国半导体激光器早期发展做出贡献的单位有很多。在国际上半导体受激发射效应报道之后不到一年，中国科学院半导体所王守武、庄蔚华研究组和长春光机所王乃宏、潘君骅研究组于1963 年在砷化镓材料上观察到受激发射。1970 年前后，中国科学院半导体所和上海光机所研制成功室温脉冲运转的单异质结砷化镓激光器。这些器件除了用于测距、引信等应用领域之外，也可应用于空间传输的光通信。两所研制的“光电话”端机在外场实验中显示了良好的效果。还有中科院北京物理所、北京大学、上海冶金所、长春物理所、吉林大学等单位也相继投入力量，以室温连续运转的双异质结激光器为目标努力攻关。在1976 年前后实现了室温连续运转的双异质结激光器。当时的激光器当然不能与目前产品的性能相比。记得在一次会议上为是否已经实现激光输出，什么是判断的依据，还开展了争论和研讨。但是这是大家心目中一个“填补空白”的突破。

   激光技术在信息领域应用的进展引起了中国科学院的重视。新技术局曾经召开专题会议，酝酿联合上海光机所、上海冶金所和长春物理所共同组建集成光学专业部门。1975 年末新技术局召开了光通信工作会议。院内多个有关单位出席共同研讨光通信的发展思路。上海光机所黄宏嘉、金志良和方祖捷参加了会议。记得黄宏嘉先生在发言中对毫米波通信和光纤通信两种技术做了比较。与会者虽然还没有看到日后光通信蓬勃发展的局面，但是都坚定了投身这一事业的决心。

   二十世纪五六十年代，光纤已用于光纤束图像传送，内窥镜等正在向实用化发展。西安光机所在光导纤维的研制方面是国内的先驱者。中科院上海硅酸盐研究所李家治、张英华为首的团队以光纤通信为目标开展低损耗光纤的研究。光通信研究得到了国家有关部门的重视。武汉邮电科学研究院在邮电部的支持下立项开展光通信研究。初期采用空间传输的光通信方案，随后转向光纤的研制。在电子工业部的支持下，以中科院福建物质结构研究所为首，1972 年3 月启动了“723 机”项目。参与该项目的有上海硅酸盐研究所、西安光机所、清华大学、成都电信工程学院等多个单位。初期的研究工作包含大气传输的光通信和光纤的研制。虽然大气光通信实验取得了一定程度的成功，但是大气湍流的影响一时难以解决。鉴于国际上光纤研究的进展，国内的科研重心也转移到了光纤通信上。光通信重心从空间到光纤的转移不仅是技术发展的趋势，而且充分体现了产业化对科学技术的推动。如果说，大气光通信在**和某些专门领域有重要的应用需求，那么光纤通信对于满足千家万户的通信需求更加直接，更为有效。民用通信技术必须公用，为公众服务，必须构成网络。光纤通信对此有着天然的技术优势。1973 年，武汉邮电科学研究院开始研究光纤通信。

   文化大革命结束后，在邓小平理论的指引下，拨乱反正、改革开放，迎来了科学技术的春天。中国光纤通信事业也出现了欣欣向荣的大好局面。

二、改革开放催开光通信繁花

   进入改革开放的新时代，激光和光通信领域出现了蓬勃发展的新气象。光纤方面，在上海科学技术大学黄宏嘉校长的领导下，率先在国内研制成功单模光纤。在InP/InGaAsP 长波长半导体激光器方面，北京大学王舒民取得了突破。分布反馈激光器 (DFB-LD) 和量子阱激光器也在半导体所、上海光机所和北大等单位研制成功。中科院半导体所、冶金所、电子工业部44 所等单位，在硅基短波长和InGaAs 基长波长的高速探测器方面纷纷取得进展。在光纤耦合器、隔离器、光纤连接器等无源器件方面，科研成果很快转移到产业。武汉邮科院和天津46 所等单位在掺铒光纤的国产化方面都取得了大的进展。许多单位研制成功掺铒光纤放大器。光纤通信系统的成果更是层出不穷。

• 1982 年1 月，中国第一条实用化的光纤通信线路在武汉建成。跨越武昌- 汉阳- 汉口三镇。全长13.3 km，速率8.448 Mb/s，传输120 路电话。该线路是国家“会战工程”，承建单位有武汉邮电科学研究院、上海邮电519 厂、侯马505 厂、邮电设计院和邮电第三工程公司等。

• 1986 年，中国第一条长途光纤通信线路在武汉- 荆州建成。速率34 Mb/s，全长约200 km，之间有3 个中继站。系统利用波长1.3 μm 处光纤的损失小的优点，采用新开发成功的1.3 μm 长波长半导体激光器。

• 1988 年，中国邮电部正式宣布：长途通信不再使用电缆，要采用光缆。同年，中国第一条单模光纤通信线路在武汉- 汉南区建成，传输速率140 Mb/s，可传输1920 路电话，光纤通信容量首次超过同轴电缆容量1800 路。

• 1992 年中国第一条长途光纤通信线路在合肥-芜湖建成。全长约120 km，传输速率140 Mb/s。

• 该线路是国家“会战工程”，承担单位有武汉邮电科学研究院、北京邮电研究院第五研究所、侯马505 厂、邮电设计院、邮电第三工程公司和安徽邮电管理局等。

• 1993 年，上海－无锡565 Mb/s 光纤通信线路建成，发达国家按照“巴黎统筹委员会”的规定，光纤通信属于高技术，对中国实施禁运。该年，巴黎统筹委员会声称：中国发展了自己的光纤通信，禁运无效，不如开放。随即解除禁运。

• 1997 年，中国首个采用国际电信联盟ITU-TSDH 标准速率为622 Mb/s 光纤通信线路在攀枝花建成。

• 1999 年，中国首个WDM 多波长光纤通信线路在青岛- 济南建成。采用8 个波长，每波长传输速率2.5 Gb/s。

• 2003 年， 中国首个Tb/s 的光纤通信线路在上海- 南京建成。采用波分复用技术，速率为1.6 Tb/s。2005 年，3. 2 Tb/s 光纤通信线路在上海-杭州开通，是当时世界上容量最大的商用线路。这些成就的取得凝聚了全国光通信科技、产业和教学队伍的不懈努力，也是国家大力支持的结果。

   经邓小平批示创立的863 计划，是中国取得这些成就的重要措施。863 计划将信息技术列为七大领域之一；前后几届设立了光电子主题项目和通信主题项目，提供了必要和充分的资金支持，组织和指导全国各单位的科研开发工作。在863 计划和国家其他领导部门的支持下，国内相继成立了多个国家重点实验室。其中有由中科院半导体所承担的光电子技术国家重点实验室和半导体激光工程研究中心，由清华大学、半导体所和吉林大学联合承担的光电子和集成光学国家重点实验室，由北京大学、上海交通大学联合承担的区域光纤通信网和新型光通信系统国家重点实验室，由武汉邮电科学院承担的光纤通信技术和网络国家重点实验室和国家光通信工程技术研究中心，由电子科技大学承担的宽带光纤传输与通信系统技术国家重点实验室等。2001 年开始在武汉东湖新技术开发区建立国家级光电子与信息产业基地，号称“中国光谷”。

   国家自然科学基金会也设立了大量科研项目，支持创新性基础研究工作。中国光学学会建立了集成光学和光通信专业委员会、中国通信学会建立了光通信专业委员会，各地有更多的学会和协会，推动学术技术的交流和普及，为奠定中国光通信的科研教育、高新技术和工业基础做出了贡献。

三、向带领我们奋斗的前辈致敬

    本文作为中国半导体激光和光通信发展早期历史的回顾，不能忘记国内光通信领域带头人的贡献和教诲。在半导体激光器领域，北京半导体所庄蔚华、王启明，吉林大学高鼎山，上海光机所杨姮彩，北京大学虞丽生，上海冶金所潘慧珍等诸位前辈的辛勤努力，为培养壮大中国科技队伍发挥了重要作用。我不会忘记，我在复旦大学读研期间的导师谢希德先生主编的《半导体受激发射论文集》引领我进入了激光的领域。1964~1965 年期间，谢先生在她领导的固体能谱研究项目中提出在砷化镓中掺稀土元素的设想，以调整半导体激光器的波长，提高发光效率。为此她组织人员到松江901 厂进行掺铒砷化镓单晶的研制，并带领青年教师和包括本人在内的研究生参观访问了建立伊始的上海光机所，与杨姮彩会面，与后来成为我的同事们讨论合作。中国科技界的老前辈张煦院士 ( 上海交通大学)、叶培大院士 ( 北京邮电大学)、黄宏嘉院士 ( 上海大学) 等，以及在新中国成长的赵梓森院士 ( 武汉邮电科学研究院)、周炳琨院士 ( 清华大学)、王启明院士 ( 中科院半导体所)、简水生院士 ( 北京交通大学) 等前辈，不仅身先士卒，承担国家重大科研攻关项目，更加著书立说，开课带研究生；并且从理论上和战略方针上指导中国光纤通信事业的发展，以严谨的科学态度、富于启发的理念和思路培养后人。在他们的带领下，许多大专院校、科研院所和企业单位纷纷投入通信端机和系统技术方面的研究和开发。在短短几年内，从准同步数字系列的二次群到五次群；从PDH 到SDH；从点对点到网对网，从线路交换、分组交换到基于IP 技术的网络系统，实现了跨越式发展，建立了从长途干线网、城域网到接入网，覆盖全国的光网。

    国际友人和专家对中国光通信事业的发展也发挥了重要作用。他们的关心历历在目。尤其是许多华裔科学家，如被誉为光纤之父的中国科学院外籍院士高锟博士、中国工程院外籍院士厉鼎毅博士 (Tingye Li)、贝尔实验室的李天培博士 (Tien-peiLee) 和谢肇金博士 (Jim Hsieh) 等，他们一次又一次地访华，介绍国际最新发展趋势，理论上为我们答疑解惑，技术上指点迷津，精神上给予鼓励；受聘于中国大陆的研究所和大学的名誉研究员和教授，以至投资兴业。

   武汉邮电科学研究院与谢肇金博士创办的Lasertron 公司合资、建立了长江电信器件公司，对国内光通信元器件的实用化和产业化发挥了重要作用。在改革开放的方针下，国内大批青年骨干有机会到发达国家求学，或作为访问学者从事科研工作，带回来国际最先进的技术和理念，成为各个单位的学科带头人。我有幸于20 世纪80 年代初到美国Berkeley 加州大学作为访问学者学习，得到王适教授 (Shyh Wang) 的指导；90 年代初又到Urbana 伊利诺大学短期工作，增进了知识，开拓了眼界，并感受了先进的科研方法和思路，得益匪浅。

四、产业化使光通信成为国民经济的一块坚实基石

    光纤通信在短短的二十余年间在全球范围内取得如此巨大的成就，是产业化推动科学技术发展的一个极好的例子。在中国，改革开放方针大大加快了中国光纤通信产业的发展。首先是本国的产业界纷纷投入，不仅有国有资产投入，而且有民间资本投入。不少国营科研院所转产，成为国家的骨干企业，如武汉烽火集团公司。给人很深印象的是江苏、浙江等地的光纤光缆产业（图6）。往日在田地干活的农民，现在成为先进技术产品的生产者。吴江等地方以“线缆之乡”闻名于国内外同行业界。没有这样源源不断的商品化光缆，怎么能够铺设中国的八纵八横干线网络，怎么能够光纤到家？国内顶尖企业，如华为、中兴等集团，已经成为国际著名品牌企业，形成与朗讯、阿尔卡特等巨头三足鼎立之势。其次，光通信领域的改革开放的成果也体现在中外合资企业的创办上。可以粗略地举几个著名的企业为例：与飞利浦公司合资的长飞公司，与Lasertron 公司合资的长江光电子器件公司，与比利时合资的上海中比贝尔公司 ( 后期转变为与法国Alcatel 公司合作)，与美国朗迅公司合资的上海朗讯 ( 包括后期与康宁合资的公司)，与日本公司合资的南京藤倉等。小规模的合资企业则难以枚举。第三，涌现出一大批高校和研究所科技人员创办的企业。他们响应“发展高科技、实现产业化”的号召，努力将科研成果转化为产品。还有许多海归人士回国创业。虽然国内早期的科研成果与国际先进水平有不小距离，但是我们的成果在打破国际封锁、提高国际经济交往中的地位还是发挥了巨大的作用。这些企业也经历了各种波折，有的壮大，有的消亡。无论如何，都为推动中国光纤通信事业和产业做出了贡献。

   在世纪之交，在信息技术需求的推动下，国际上光通信出现了爆炸性的增长。曾经有一个标志性的数据，全球光纤以光的速度生产出来，即全球所有光纤拉丝机每一秒钟拉出光纤长度可以绕地球七圈。后来人们称之为IT泡沫。我认为，从金融资本运作的角度看，可能是一个泡沫。从技术发展看，未必是。只能说过于提前了一点。十余年后的今天，当初铺设的“暗”光纤，现在不仅全部点亮，而且已经不够用了。纤细的光纤网络正在渗透到社会的每一个细胞。

五、结束语

   随着移动通信技术的发展，光波和微波构成了人人、时时、处处都可享用的覆盖全球的信息网络。回顾激光和光通信从无到有、从曾经的尖端到进入寻常百姓家的发展历程，真是感慨万千。虽然本人所完成科研成果的水平远远落后于国际前沿，更没有投身产业化转化为生产力，但还是对从事过的工作深以为荣。正如我们的一位同行“战友”所言，可以引用毛泽东的词来描述：“待到山花烂漫时，她在丛中笑”。

方祖捷. 中国光通信发展历程见闻：忆往昔峥嵘岁月稠[J]. 光电产品与资讯, 2015, 6(4): 38～42