知名人物简水生人物简介

Posted 2022-04-11 铁道部

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知名人物简水生人物简介

·简水生

简水生，光通信专家，中国科学院院士。长期从事光纤通信技术的教学和研究工作，首创了对称电缆消除螺旋效应的屏蔽理论。创立的JN函数和IK函数，简化了光波导折射率多层分割的计算理论。主持研制了异型钢丝超强型、蜂窝型等一系列束管式新型通信光缆。研制成功3万至30万像素的石英传像光纤、平滑低色散光纤、宽带光纤光栅色散补偿器等光电子产品。同时，培养了一批博士、硕士高级人才，积极为国家战略决策提供关键技术建议，为发展我国光纤通信技术做出重大贡献。

简水生，1929年10月25日生于江西省萍乡县，在那里度过了令他难忘的童年和青少年。家乡的中小学教育对他影响很大，是他世界观、人生观形成的关键时期。上小学时，日寇飞机不时在空中盘旋，狂轰滥炸，看到一片片倒塌的房屋，痛苦呻吟的血肉同胞，民族恨深深地种在了他的心里，“救国”的理念影响了他的一生。学校语文老师讲到的岳飞、文天祥、戚继光、史可法等民族英雄那“人生自古谁无死，留取丹心照汗青”的名句被他引为座右铭，立志长大要做对国家对人民有用的人。

1950年，简水生以优异成绩考入北方交通大学电信系。因国家急需人才，他念完三年级就提前毕业留校。1956年被选送留学苏联，在北京俄语学院留苏预备部学习一年后，进入莫斯科电信工程学院通信工程系作研究生。1960年初回国后，怀着对科学真理不倦探索和拳拳报国之心投身于教育事业和科研工作。他先后任北方交通大学教授、博士生导师、光波技术研究所所长、校学术委员会主任;西南交通大学顾问教授;重庆大学顾问教授和北京广播学院顾问教授;1995年10月当选为中国科学院院士。1982年他作为全国铁路先进集体代表出席全国铁路先进工作者和先进集体代表大会，1984年被评为北京市劳动模范，1985年被评为全国铁路优秀教师，1986年获国家有突出贡献的科技专家称号，1990年获全国“五一”劳动奖章，同年被评为全国优秀教育工作者，1991年被评为全国铁路优秀知识分子，1992年获全国首届茅以升铁道科技奖，1995年被评为全国铁路优秀科技工作者，2001年获詹天佑铁道科技奖大奖。1984年加入中国共产党。

除了繁重的教学、科研工作外，他还积极参加各种学术活动，曾任国家自然科学基金委光学和光电子学学科评审组组长; 国家自然科学奖信息学部评审委员会委员; 北京市政府通信与信息技术顾问组组长;北京市对外科技交流协会理事;现任中国铁道学会常务理事;中国铁道学会学术委员会副主任委员;北京通信信息协会副理事长;北京通信学会理事;北京通信学会光通信委员会主任委员。

首创消除螺旋效应的屏蔽理论

1960年我国开始研制小同轴电缆，虽然采用了昂贵的高导磁钢带作为屏蔽体，但其串音防卫度还达不到CCITT(国际电报电话咨询委员会)建议的要求。1964年简水生首创了与当时苏联的“反射理论”不同的“消除螺旋效应的屏蔽理论”，指出只需消除干扰电流在缠绕的屏蔽钢带上做螺旋状流动，其转移阻抗可大幅度下降，串音防卫度即可大幅度提高。1964年他主持了小同轴屏蔽结构的研究工作，根据他的理论，选择接触电阻小，价格只有高导磁钢带五分之一的镀锡普通钢带，研制成我国的小同轴电缆，其防卫度高达130dB，达世界先进水平。这一结构为我国铁路通信、总参通信部、邮电部所采用，仅总参通信部就敷设了5万多公里这种电缆(至今仍是我国军事通信网的主体)，全国敷设这种电缆超过6万公里，累计为国家节约上亿元资金。根据这一理论他又首创性地研制成“内屏蔽对称电缆”，加速了我国铁路通信的发展。1978年获全国科学大会奖。

20世纪80年代初，京秦铁路电气化时，某军区提出了其地下通信站因铁道电气化地电位影响需搬迁费2千万元，且需2～3年迁完，严重影响京秦铁路电气化的开通。为保证京秦电气化铁道的及时开通，简水生承担了这一研究任务，他深入铁道电气化区段的石太线、宝成线，测量了数十万个数据，经过近两年的研究，终于解决了这一技术难题，得出了距铁道50米以外，铁道电气化地电位升的影响可忽略不计的结论，为某军区通信部和总参通信部签字认可。该军区地下通信站不需搬迁，保证了京秦电气化铁道1984年正式开通。这项科研成果上报铁道部后，由于考虑当时京秦线运能尚未达设计要求，1985年评为铁道部科技进步三等奖。实际上1986年运量就达到了设计的最大运能，这一地下通信站仍无影响。此后，在实施衡广铁路电气化时有3个通信站提出因地电位升需搬迁，实施焦枝铁路电气化时，某通信厂提出因地电位升需搬迁费上亿元，实施郑武电气化时一通信站需搬迁费8千万元，都应用这一成果，避免了不必要的搬迁，为国家节约了大量资金。1994年底郑武电化运能已达7千万吨的设计要求，经测试仍无影响。

“七五”期间，为了缓解运输能力的紧张状况，铁道部决定将对一些铁路干线实行电气化改造。沿这些干线已敷设的非屏蔽电缆，电气化后将受到严重的强电干扰而不能正常工作，能否继续使用这些非屏蔽电缆成为当时要研究的课题。简水生创造性地研制出“准均匀装铠防护方法”，经铁路现场试验效果良好。铁道部组织的鉴定认为，该成果可以确保实施电气化后已敷设的非屏蔽电缆继续使用。这一成果曾被铁道部设计部门试点采用。

光纤通信领域成绩斐然

20世纪80年代初，简水生建立了JN函数和IK函数，这是贝氏函数与聂曼函数的积和差函数以及修正的贝氏函数和修正的聂曼函数的积和差函数，以往需计算4项级数两两相乘后再相加减。而JN和IK函数仅为一项收敛较快的新的级数，而且适合Bessel递推公式，丰富了Bessel函数理论，大大简化了光波导折射率多层分割计算理论。JN函数和IK函数发表在1980年《中国通信学报》创刊号“折射率量化渐变型光纤的理论分析”一文中，该论文1985年获铁道部优秀论文一等奖。

现代大容量高速光纤通信系统需要有动态单纵模激光器，1987年他用光波导多层分割的理论设计出有源层双沟道的动态单纵模激光器，并与武汉电信器件公司合作研制成1.3μm和1.55μm动态单纵模激光器，均在工程中得到应用。邮电部主持的鉴定认为：属国内首创，达国际先进水平。当时国际上DFB动态单纵模激光器刚刚问世，所以这一科研成果引起了日本有关公司的极大兴趣。1988年获邮电部科技进步一等奖。

1987年，简水生利用我国现有的MCVD法研制成3万像素石英传像光纤，首创了传像光纤的“C弯”，解决了像素间的串光问题，并在医疗喉镜、膝盖内窥镜得到应用。国家自然科学基金委主持的鉴定认为达到国际先进水平。1990年，为满足国家的需要，他主持研制成功30万像素石英传像光纤。1992年通过了北京市主持的鉴定，认为达到了国际先进水平。当时被北京国家安全局等单位采用，创显著效益。3万至30万像素的石英传像光纤系列1994年被评为发展北京高新技术产业的方向之一，同年获北京市科技进步三等奖。后来他与冶金研究院合作将传像光纤用于炼铁高炉和转炉炼钢中，对我国钢铁事业的发展起到很好的作用。

利用光纤陀螺实现导弹、飞机的导航系统是国际上的热门课题，其核心部件之一是偏振保持单模光纤。1986年他主持研制成我国第一根拍长为2毫米、消光比为20dB的Panda保偏单模光纤，达当时国际先进水平，在我国光纤陀螺的研制中得到应用。最近他已将这种光纤用于研制列车定位系统的光纤陀螺。

常规光纤最低损耗区在1.55μm波长窗口，而零色散却在1.31μm波长窗口，研制1.3μm和1.55μm双窗口零色散平滑低色散光纤一度成为国际上的热点，因为这种光纤的通信容量可高达20000GHz，潜力十分诱人。我国“七五”攻关也设立了“1.3μm和1.55μm双窗口零色散平滑低色散单模光纤的研制” 的攻关项目。他主持了这一项目，并高质量完成了这一任务。1991年通过的鉴定和国家验收认为：平滑低色散光纤适应目前国际上正在发展的密集型光波分复用系统的需要，通信容量潜力甚大，成果已达世界领先水平。为我国高速密集波分复用光纤通信系统的发展打下了基础。

简水生结合我国国情研制出具有防雷、防鸟枪、强度较高、造价低廉的束管式架空光缆。1990年由北京市主持的鉴定认为达国际先进水平，为我国光缆生产开辟了一条新的途径。鉴定后，这项成果很快在亚运会等十几个工程中得到应用，1991年获北京市科技进步一等奖，同时获北京市优秀科技人员一等奖。后来这项成果被许多光缆厂家仿制生产，全国已敷设这种光缆万公里以上。

1992年简水生又首创性地研制出“异型钢丝超强型束管式光缆”，通过了由国家计委委托北京市和铁道部主持的鉴定，认为其性能已达国际先进水平，光缆结构属国内外首创。该光缆在鹰厦铁路电气化通信工程的国际招标中，一举中标。1993年获北京市科技进步二等奖。1994年初这种光缆在鹰厦线的永安一厦门段开通，使用效果良好，并在侯月等铁路干线中得到采用。目前这一成果已被全国众多厂家仿制、生产、销售。

为满足国家重点工程京九铁路的需要，1994年简水生主持研制成机械强度高、防水、防白蚁、防鼠、防雷特性好的蜂窝型束管式光缆。通过了由北京市、铁道部主持的鉴定，认为该光缆结构属国内外首创，达国际先进水平。这一光缆已在京九铁路干线通信系统的麻汉段120多公里得到应用，1997年获铁道部科技进步三等奖。

1994年底，简水生又首创性地研制出GFRP防弹层非金属光缆，国际上非金属光缆的防弹层都采用Kevlar，每公斤约需50～60美元，而每公里光缆约需20～40公斤，我国用户无法承受。而简水生使用的GFRP每公斤仅15元人民币。具有优良的性能价格比。

简水生所研制的这几种光缆，都无中心金属加强件，所以在极强大的电磁脉冲下，不会产生击穿现象，光纤不会烧断，可确保光纤网的正常工作。

美国贝尔实验室光波技术部的负责人厉鼎毅博士1993年参观了简水生的成果后，曾称赞他在光纤光缆方面取得的成果是一流的。美国Bellcore的宽带通信系统部负责人林清隆博士1995年参观简水生的成果后曾题词“北方交大光纤研究自成一格，成绩斐然，值得光纤通信界借鉴”。

为国家战略决策提供关键技术建议

简水生多次参与有关国家通信建设的战略决策咨询工作，为党中央和国务院各部委领导决策提供关键技术建议。自20世纪80年代初期起，简水生就积极向铁道部和有关部门建议加速铁路光纤通信的发展，为铁道部领导决策加速铁路光纤通信的发展起了很大的作用。20世纪80年代中期，他参与我国西昌导弹发射基地光纤通信网建设咨询，提出许多关键技术建议，并主持了工程技术招标。西昌基地卫星发射成功后，国防科工委通信部专门派人到北方交通大学致谢。20世纪80年代后期，他对核基地的光纤通信网提出了关键技术建议，1993年地下核试验成功后，他应邀到核基地参观访问。

1994年，简水生向铁道部领导提出了建设“中国铁路信息基础设施 (China Railway Information Infrastructure)” 的建议。因为CRII的建立可以确保行车安全，大幅度提高运能和整个铁路运营管理的现代化，所以这项建议得到了铁道部领导的高度重视，将CRII关键技术的研究列为部重点科研项目。

这项建议在研究实施过程中还受到了国家科委的高度重视，于1995年9月将“高速铁路试验工程关键技术——利用漏泄波导综合光缆和光纤陀螺实现高速铁路列车实时追踪系统的研究”列为国家“九五”科技攻关课题，该课题在1996年底至1997年初北京东郊环行铁道每小时200公里以上提速实验中取得了成功，于

1997年6月通过了由国家科委委托铁道部主持的中期评估，认为该课题研制的漏泄波导综合光缆和将光纤陀螺定位技术应用于铁路列车的定位实验均属国际首创。目前这一成果受到广深铁路公司的高度重视，组成了使用、设计、制造相结合的课题组，准备将这一成果在铁路实际现场作进一步的试验，以便推进我国行车调度指挥系统的智能化。1999年该课题通过了国家验收。

该课题中的一个子课题“漏泄同轴电缆和漏泄波导综合光缆”于1997年9月通过了由国家科委委托铁道部主持的鉴定，认为漏泄波导综合光缆结构属国际首创，其耦合损耗可变的技术系首创，属国内领先水平，主要技术指标已达国际先进水平。采用过渡带方式制成集3种耦合损耗于1公里的漏泄同轴电缆，各项电性能指标已达到或优于铁道部部颁标准，目前该缆已在兰州、柳州铁路局山区隧道内得到应用，用于干线无线列调通信系统中。

不倦探索不断创新

1998年，由简水生主持的三项属国际前沿的国家863课题“在G652光纤上支持大于10Gb/s信号传输的色散调节技术”、“用于增益平坦化的新型光纤器件”和“OTDM光孤子通信关键技术的研究”，均通过了国家验收，验收评价均为A等。

2000年，简水生从事的国家自然科学基金重大课题 “中国高速互联研究试验网——DWDM光纤传输系统”，及国家863课题“40Gb/s光时分复用系统关键技术的研究”，通过了国家验收，验收评价均为A等。其中“40Gb/s光时分复用系统关键技术的研究”获信息产业部科技进步三等奖。

2000年2月，由简水生主持的国家863课题“16×10Gb/s宽带光纤光栅色散补偿器的研究”，通过了国家验收，验收评价为A等。认为课题组成功地进行了系统传输600km的演示实验，在宽带光纤光栅色散补偿技术上取得多项重大技术突破，做出了创新成果。

利用这种光纤光栅可以补偿G652光纤(普通单模光纤)在低损耗窗口的大的色散，使其传输速率可达20Gb/s以上。目前我国铁路已敷设的4万多公里光缆和全国已敷设的100多万公里光缆中几乎全是G652光纤，其固定资产值在千亿元以上，采用这种技术可以避免G652光纤固定资产面临报废的危险。这一成果具有巨大的经济效益和社会效益。

目前简水生还在光纤网络领域进行最新的研究，为建立面向未来互联网业务的下一代光网络作出新的贡献。他多次在重要杂志和报刊上发表有关光纤网络的文章，指出国际光纤网络的飞速发展对我国光纤产业来说，既是严重的挑战，又是迎头赶上世界先进水平的机遇，希望我国决策层能抓住这个机遇，振兴我国民族的光纤产业。

综观简水生的科研成果可以看出：简水生总是紧跟世界潮流，在国际前沿课题上不倦探索，不断创新。他不但敢于创新，也善于创新。坚持创新、创新、再创新，是他不断成功的秘诀。

乐育英才无私奉献

简水生在北方交通大学任教近50年，为培养铁路科技人才付出了辛勤的劳动。他的教学工作量年年都超过国家教委的规定，而且超额很多。仅仅1985至1990年这5年中，他的教学工作量达16059学时，若按国家教委规定，完全从事教学工作的教师每年1400学时计算，相当于11年半的工作量，如果再把科研和行政工作的时间计算进去，更是十分惊人的数字。

简水生近20年来主要是培养研究生，他在博士生培养方式上进行了改革和探索，提出“三高”并出，即既出高级人才，又出高水平成果，还可能出高科技产品。他培养博士生时，把着眼点放在启发学生的创造性思维上，甚至让大家对问题本身提出质疑，对原有技术原理和生产工艺进行批判性思考。他对博士生的高科技前沿课题的指导，不是一般要求他们理论联系实际，而是要他们到工厂亲自动手搞工艺，把新的构思和设计做出来。他说：“这样做，成果才是高水平的，也才可能很快转化为高科技产品”。学生们没有辜负他的厚望，他首批指导的4名博士生完成了4项具有国际先进水平的成果，有的还是世界首创性的，经济效益和社会效益非常可观。简水生把这些心得写成教学论文“三高的追求——我对博士生培养方式的探索”，1989年获北京市优秀教学成果奖。目前这种探索成效显著，已有18人获博士学位，他们的科研成果均达国际先进水平，有的已转化为高科技产品。他还培养了5名博士后，44名硕士。目前正在培养博士7名，硕士3名。

简水生虽然取得了许多重大成就，得到党和人民的信任与尊敬，各种荣誉接踵而来。但他对此却淡然置之，仍旧在教学、科研岗位上踏踏实实地耕耘，兢兢业业地探索。

简水生的生命里有着极其强烈的追求精神和拼命工作的无穷活力，他常常是在凌晨四、五点钟醒来，科学的灵感多出自那时，新的构思不断涌现。他认为，一个科学工作者应该为民族的进步、威望和尊严贡献毕生精力。只有把自己有限的生命融汇到国家民族的整体之中才有意义，在自己面前才会展现出广阔的天地，这就是简水生一生成功的秘诀，是他创造辉煌业绩的无穷动力源泉。

简历

1929年10月25日生于江西省萍乡县城凤凰池16号。

1950—1953年北京铁道学院电信系学习。

1953—1956年北京铁道学院助教。

1956—1957年北京俄语学院留苏预备部学习。

1957—1960年莫斯科电信工程学院学习。

1960—1979年北京铁道学院(1970年改名北方交通大学)讲师。

1979—1983年北方交通大学副教授。

1983年北方交通大学教授。

1984年国务院学位委员会批准为博士生指导教师。

1987年北方交通大学光波技术研究所所长。

1995年10月当选为中国科学院院士。

1997年—现在北方交通大学学术委员会主任。

主要论著

1 简水生等.折射率量化渐变型光导纤维的理论分析.通信学报创刊号，1980(1)

2 简水生主编. 通信线路原理. 北京：中国铁道出版社，1984.

3 简水生. 小同轴通信电缆. 北京：中国铁道出版社，1984.

4 简水生等. 关于Bragg光纤的分析.通信学报，1985(1)

5 简水生等. 非屏蔽电缆电化干扰防护方法的研究. 铁道学报，1990，12(2)

6 简水生. 一种新型的束管式光缆. 第三届中日光纤会议，1990.

7 简水生等. LED与单模光纤高效率耦合器. 第三届中日光纤会议，1990.

8 简水生等. 瑞利散射损耗下光纤中孤子传输. 第四届中日光纤会议，1993.

9 简水生等.光纤中孤子脉冲传输的横场影响.第六届全国光通信会议，1993.

10 简水生. 中国邮电百科全书(主编电信卷光纤通信分支).北京：人民邮电出版社，1993.

11 简水生. 光纤色散补偿——信息高速公路的基石. 中国科学基金，1995(2)

12 简水生.光纤技术与高速铁路列车指挥的智能化. 大自然探索，1996(4)

13 简水生等.高速列车实时追踪系统的研究.铁道学报，1998，20(3)

14 简水生.光纤通信的发展进程和对策.世界科技研究与发展，1998(3)

15 简水生等.利用啁啾和波长同时可调谐光栅在133km单模光纤上进行色散补偿实验. 中国科学(E)，1999(2)

16 简水生.光纤光栅在高速通信系统中的应用. 海峡两岸研讨会，1999.

17 简水生.光纤通信的飞速发展及面临的重大决策. 中国通信，2000(1)

18 简水生.光纤网飞速发展的挑战与机遇.中国科学院第十次院士大会学术报告汇编，2000.

知名人物 简水生人物简介

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