【2009 Nobel系列報導七】光之大師：光纖與電荷耦合元件
2009 年諾貝爾物理獎官方新聞稿中譯
CASE記者fusa、MissZoe◎翻譯
今年的諾貝爾物理獎頒給了兩項形塑今日網路社會基礎的科學成就。它們不僅改變了人們的日常生活，也提供科學探索嶄新的工具。1966年，高錕的研究帶來了光纖領域的重大突破。他仔細地推算如何透過光學玻璃纖維將光傳導到遠處。高純度玻璃構成的纖維能傳播光訊號超過一百公里，相對的，其他六〇年代的素材頂多都只能傳播二十公尺遠。高錕的熱忱鼓舞了其他的研究者，紛紛注意到光纖的未來潛力。短短四年後，也就是1970年，第一條超纖維（ultrapure fiber）就研發成功了。
時至今日，光纖已然構成了我們社會傳播之間不可或缺的循環系統。這些低損耗玻璃纖維促進包括網際網路在內的全球寬頻通訊。光在玻璃細線中流動，將幾乎是大部分的電話通訊及數據通信傳遞到四面八方。無論是文字、音樂、圖片或影片，都能在轉瞬之間發送至全球各地。
倘若我們有辦法把地球上的光纖都拆開來重組成一條線，這條線將長過十億公里──足足可繞地球超過兩萬五千次，而且這些光纖正在以每小時千里計的速度增長。
在傳輸的內容中，有很多是數位影像，今年諾貝爾物理獎的另一半即與此有關。1969年，威拉德‧鮑伊（Willard S. Boyle）和喬治‧史密斯（George E. Smith）發明了最早使用數位感測器（digital sensor）的成像技術，也就是電荷耦合元件（Charge-Coupled Device, CCD）。光電耦合技術利用的是光電效應，光電效應的相關理論由愛因斯坦提出，這使他在1921年獲得諾貝爾獎。經由此效應，光可以轉換成電子訊號。設計影像感測器必然遭遇到的挑戰是，如何在短時間內收集、讀出大量的像點（point）及像素（pixel）。
電荷耦合元件被應用在數位相機的電子眼上。它革新了攝影術，光線除了在底片上顯影外，現在更能被以電子形式捕捉。數位形式使得處理及傳播影像更加便利了。這項技術也廣泛使用在醫療用途，例如為了診斷或進行顯微手術必需的人體內部顯影。
數位攝影在很多研究領域中都是無可取代的工具。光電耦合元件提供了新的可能性，讓我們看見以前看不見的東西。無論是光年外的廣袤宇宙或是很深很深的海底，這項技術使我們得以看見清晰無比的影像。
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