2009年10月6日，瑞典皇家科學(xué)院宣布：被稱為光纖之父的華人科學(xué)家高錕與發(fā)明電荷耦合器件（CCD）圖像傳感器的美國(guó)科學(xué)家威拉德?博伊爾和喬治?史密斯三人一同獲得2009年諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。三位科學(xué)家的發(fā)明成果對(duì)安防產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有深遠(yuǎn)影響，尤其是CCD技術(shù)。

    電荷耦合元件 (CCD，Charge-coupled Device)是一種積體電路，上有許多排列整齊的電容，能感應(yīng)光線，并將影像轉(zhuǎn)變成數(shù)位訊號(hào)。經(jīng)由外部電路的控制，每個(gè)小電容能將其所帶的電荷轉(zhuǎn)給它相鄰的電容。

    1969年，美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室（Bell Labs）的威拉德?博伊爾（Willard Boyle）和喬治?史密斯（George E. Smith）發(fā)明了CCD。他們命名為「電荷『氣泡』元件」（Charge "Bubble" Devices）。這種裝置的特性就是它能沿著一片半導(dǎo)體的表面?zhèn)鬟f電荷，便嘗試用來(lái)做為記憶裝置，當(dāng)時(shí)只能從暫存器用「注入」電荷的方式輸入記憶。但隨即發(fā)現(xiàn)光電效應(yīng)能使此種元件表面產(chǎn)生電荷，而組成數(shù)位影像。

    到了1970年代，貝爾實(shí)驗(yàn)室的研究員已能用簡(jiǎn)單的線性裝置捕捉影像，CCD就此誕生。 含格狀排列像素的CCD應(yīng)用于數(shù)位相機(jī)、光學(xué)掃瞄器與攝影機(jī)的感光元件。其光效率可達(dá)70%(能捕捉到70%的入射光)，優(yōu)于傳統(tǒng)菲林（底片）的2%。因此，CCD圖像傳感器除了大規(guī)模應(yīng)用于數(shù)碼相機(jī)、天文學(xué)領(lǐng)域外，還廣泛應(yīng)用于攝像機(jī)、掃描儀，以及工業(yè)領(lǐng)域等。此外,在醫(yī)學(xué)中為診斷疾病或進(jìn)行顯微手術(shù)等而對(duì)人體內(nèi)部進(jìn)行的拍攝中，也大量應(yīng)用了CCD圖像傳感器及相關(guān)設(shè)備。

    2006年元月，博伊爾和史密斯獲頒電機(jī)電子工程師學(xué)會(huì)（IEEE）頒發(fā)的Charles Stark Draper獎(jiǎng)?wù)?，以表彰他們?duì)CCD發(fā)展的貢獻(xiàn)。2009年，博伊爾和史密斯憑借此摘取了諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

威拉德·博伊爾 喬治·史密斯

     “沒(méi)有CCD，數(shù)碼相機(jī)的發(fā)展將更為緩慢。沒(méi)有CCD，我們就不會(huì)看到哈勃太空望遠(yuǎn)鏡拍攝的令人詫異的圖片，也不會(huì)看到我們的鄰居火星上的紅色沙漠圖像?！痹u(píng)委會(huì)專家一同稱贊說(shuō)。

    有“光纖之父”之稱的高錕，1933年出生于上海，少年時(shí)期隨家庭南遷香港，完成中學(xué)學(xué)業(yè)，其后留學(xué)英國(guó)，專攻電子工程，成為該領(lǐng)域世界知名專家。1970年，他學(xué)成歸來(lái)，為香港中文大學(xué)籌建工程學(xué)院，并于1987年至1996年間擔(dān)任中大校長(zhǎng)。

“光纖之父”高錕

    在詳細(xì)研究了玻璃介質(zhì)的傳輸損耗后，高錕于1966年發(fā)表了題為《用于光頻的介質(zhì)纖維表面波導(dǎo)》，開創(chuàng)性地提出光纖在通訊應(yīng)用方面的基本原理——制造光纖的玻璃純度是減低光能損耗的關(guān)鍵，而熔煉石英正是可以制造高純度玻璃的材質(zhì)。在他的努力推動(dòng)下，1971年，世界上第一條1公里長(zhǎng)的光纖問(wèn)世，第一個(gè)光纖通訊系統(tǒng)也在1981年啟用。短短幾十年間，光纖網(wǎng)絡(luò)已遍布全球，并以每小時(shí)增加數(shù)千公里的速度擴(kuò)展，極大地促進(jìn)了互聯(lián)網(wǎng)等通訊技術(shù)的發(fā)展。

    2009年度諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)公布時(shí)，諾貝爾獎(jiǎng)評(píng)審委員會(huì)如此形容高錕在光學(xué)通訊上取得的開創(chuàng)性成就：“令文字、音樂(lè)、影像和影片在一瞬間傳到世界各地”。

    如果說(shuō)CCD與光纖電纜成就2009諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)，那么可以肯定的說(shuō)諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)三位得主的成果將推動(dòng)整個(gè)社會(huì)的進(jìn)步，安防行業(yè)也受益匪淺。