1966年7月，英國電機(jī)工程師學(xué)會(huì)的學(xué)報(bào)登載人稱“光纖之父”的高錕博士一篇題為“光頻率的介質(zhì)纖維表面波導(dǎo)”的論文。文章提出光纖提出當(dāng)玻璃纖維損耗率下降到20dB/Km時(shí)，玻璃纖維即可用于通信。當(dāng)時(shí)玻璃纖維每公里的損耗在數(shù)千甚至上萬分貝(dB)，如何將損耗將至20分貝以下成為當(dāng)時(shí)科學(xué)界最熱門的研究點(diǎn)。

從材料入手

1971年，美國康寧公司成功研制出一根幾米長的光纖。雖然僅僅存世幾分鐘，但它的損耗低于20分貝，已經(jīng)敲開了光纖通信的大門。到1976年，光纖每公里損耗已降至1分貝。時(shí)至今日，全球最低損耗的光纖是康寧推出的SMF-ULL系列光纖，其損耗低至0.17dB/Km。

“回憶這么多年光纖的研究歷程，可以得出這樣一個(gè)共通路徑：從材料上下功夫。”國內(nèi)著名的集成光學(xué)和聚合物光子學(xué)領(lǐng)域頂級(jí)學(xué)者于榮金如是總結(jié)。無論是提高原材料的純度(99.9999%的純度)，還是不斷改進(jìn)摻雜(在光纖中摻入稀土材料)工藝，都屬于從材料上來改進(jìn)石英光纖的損耗。但于榮金指出：“這種方法下光纖損耗的理論極限值為0.168dB/Km，現(xiàn)在已經(jīng)達(dá)到極限，很難更進(jìn)一步了。”

然而，石英光纖的經(jīng)驗(yàn)卻很難被塑料光纖借鑒。其實(shí)塑料光纖的誕生比石英光纖還要早兩年，早在1966年，美國杜邦公司生產(chǎn)了全球首根塑料光纖，損耗接近每公里1000dB，隨后杜邦將專利出售給日本公司，幾十年來人們也一直致力于降低其損耗，但收獲不大，普通塑料光纖每公里的損耗在150～200dB。當(dāng)然，也可以通過如氘、氟等特殊材料降低塑料光纖的損耗，但其成本極高，1米超過1000元人民幣，是普通塑料光纖的上千倍。

因結(jié)構(gòu)而變

 “如何降低塑料光纖的損耗，這是一個(gè)很有研究價(jià)值的課題。”于榮金在1997年左右明確選擇了這一課題，“雖然這是一個(gè)冷門，而且難度極高，但我就喜歡做這種難題。”這位頂級(jí)學(xué)者有著科學(xué)家慣有的“倔強(qiáng)怪癖”。

最初的幾年，在考證了大量的科學(xué)素材之后，于榮金總結(jié)出一個(gè)最根本的原因：所有的塑料光纖都是實(shí)心的，但要做到成本低、損耗低的塑料光纖，實(shí)心光纖肯定做不了。

于是，于榮金開辟了一條新的技術(shù)路線：采用空心蛛網(wǎng)結(jié)構(gòu)的布拉格反射光纖。如果將該光纖的橫切面放大足夠倍數(shù)，可以看到塑料光纖呈現(xiàn)清晰的蛛網(wǎng)結(jié)構(gòu)。而蛛網(wǎng)結(jié)構(gòu)的提出也源于一次運(yùn)動(dòng)時(shí)的靈光一現(xiàn)：熱愛運(yùn)動(dòng)的于榮金在校園樹林中看到蜘蛛網(wǎng)重重疊疊地懸掛于晨光中，如同抓住重重思緒中的一絲光明。隨后，于榮金對(duì)這種構(gòu)想進(jìn)行了無數(shù)次的論證。2006年，于榮金攻克了塑料光纖損耗大的難題，其科研成果《降低塑料光纖損耗的一種新方法》早已被荷蘭雜志OPTICS COMMUNICATIONS采用。“通過該方法，塑料光纖的理論損耗值可以降低一萬倍，現(xiàn)在普通塑料光纖的口號(hào)是百米百兆，我的目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)幾公里甚至幾十公里通信傳輸G比特信號(hào)。”于榮金表示。

2012年，中國光纖之父趙梓森院士等5人組成專家組對(duì)該產(chǎn)品進(jìn)行成果鑒定，其中三位專家給出鑒定結(jié)果為世界領(lǐng)先，兩位專家鑒定為世界先進(jìn)。而這兩位專家認(rèn)為，之所以不能評(píng)為“領(lǐng)先”只是因?yàn)樵摲椒ㄉ袥]有形成產(chǎn)業(yè)化。“產(chǎn)業(yè)化現(xiàn)在已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)了，我剛發(fā)表的一篇文章《新一代塑料光纖及其功能開發(fā)》中詳述了其產(chǎn)業(yè)化，而且目前金三角的生產(chǎn)車間已經(jīng)搭建完成，今年年底就可以量產(chǎn)。”于榮金表示，“這項(xiàng)成果不僅僅會(huì)震動(dòng)國內(nèi)，同樣會(huì)震動(dòng)世界。我們將為此申請(qǐng)國家科技進(jìn)步獎(jiǎng)。”這位倔強(qiáng)的學(xué)者同樣有著科學(xué)家慣有的自信。

于榮金強(qiáng)調(diào)：“這項(xiàng)技術(shù)不僅僅適用于塑料光纖，石英光纖同樣可以采用這種蛛網(wǎng)空心結(jié)構(gòu)。”目前石英光纖可傳輸?shù)牟l段有限，但采用蛛網(wǎng)結(jié)構(gòu)之后幾乎可以傳輸所有頻段的光波。這將極大地提升現(xiàn)有光通信系統(tǒng)的容量。滿足現(xiàn)在飛速增長的網(wǎng)絡(luò)流量需求。