Чарльз Куэн Као

Краткая биография

Жизнь и работа

Чарльз Куэн Као родился 4 ноября 1933 года в Шанхае. Детство и юность он провёл в Китае и Гонконге, а в 1950-х годах переехал в Великобританию, где изучал электротехнику. После окончания Woolwich Polytechnic Као начал работать в компании Standard Telephones and Cables, а затем в её исследовательской лаборатории Standard Telecommunication Laboratories в Харлоу.

К началу 1960-х годов идея передавать свет по тонким стеклянным волокнам уже существовала. Стеклянные волокна применяли, например, для передачи изображений на короткие расстояния. Но для связи проблема казалась почти непреодолимой: свет слишком быстро терялся, и уже через небольшое расстояние сигнал становился непригодным для практического использования.

Као и его коллега Джордж Хокхэм решили проверить, является ли это большое затухание фундаментальным свойством стекла. Они анализировали разные механизмы потерь и пришли к выводу, что основная причина кроется не в неизбежном поглощении света самим материалом, а в загрязнениях и несовершенстве доступного стекла. Отсюда следовал важный инженерный вывод: если научиться производить стекло гораздо большей чистоты, свет можно будет передавать на значительно большие расстояния.

В 1966 году Као и Хокхэм опубликовали работу Dielectric-fibre surface waveguides for optical frequencies. Они описали физические и технические условия, при которых стеклянное волокно может стать реальной средой передачи информации. Это была не готовая телекоммуникационная система и не единоличное «изобретение оптоволокна»: требовались новые материалы, лазеры, детекторы, технологии вытягивания волокон и огромная работа множества лабораторий. Но работа Као дала отрасли конкретную цель — добиться достаточно низких потерь в очень чистом стекле.

Через несколько лет производители стекла смогли приблизиться к необходимому уровню прозрачности. Дальнейшее развитие лазерных источников и полупроводниковых детекторов превратило оптическое волокно в конкурентоспособный канал связи. Световые импульсы могли переносить огромные объёмы данных на большие расстояния с гораздо меньшими потерями и более высокой пропускной способностью, чем традиционные электрические линии.

Као продолжал работать над оптическими коммуникациями и активно убеждал исследовательские лаборатории и промышленность развивать технологию. Позже он занимал руководящие должности в ITT и был вице-канцлером Китайского университета Гонконга. Его карьера проходила между Великобританией, США и Гонконгом, поэтому национальный контекст его биографии сложнее одной страны.

В 2009 году Као получил половину Нобелевской премии по физике за новаторские достижения, связанные с передачей света в волокнах для оптической связи. Нобелевская формулировка подчёркивает именно фундаментальный вклад в возможность дальней связи по стекловолокну, а не создание всей современной оптической инфраструктуры одним человеком.

История Као хорошо показывает характер инженерной науки. Иногда решающий шаг состоит не в изобретении совершенно нового объекта, а в правильном диагнозе проблемы. Пока большие потери считались неизбежным свойством стекла, развитие технологии выглядело бесперспективным. Когда Као показал, что препятствие связано прежде всего с качеством материала, задача превратилась из физического ограничения в проблему материаловедения, которую можно было решать экспериментально.