文 李 偉

攝 趙 侃

科技獎勵大會再度登榜激光迸發(fā)出的“雙喜臨門”

文 李 偉

攝 趙 侃

【記者說】

回首過去，上海光機(jī)所完成了一系列重大科研項(xiàng)目，包括重大的光學(xué)與激光前沿基礎(chǔ)和應(yīng)用基礎(chǔ)研究項(xiàng)目、大型的激光應(yīng)用工程研究等。1964年以來，已取得1211項(xiàng)科技成果。在專利發(fā)明方面，截止到2016年底，已累計(jì)申請了3553項(xiàng)，獲授權(quán)專利2230項(xiàng),專利申請數(shù)一直名列全國科研機(jī)構(gòu)前茅。上海光機(jī)所年均發(fā)表論文600余篇，科技論文三項(xiàng)指標(biāo)（SCI收錄論文、論文被國外引用、國內(nèi)期刊論文）連年位于全國科研機(jī)構(gòu)前列。

科研事業(yè)的發(fā)展，除了像胡麗麗、蔡海文這些奔走在一線“熬”出來的科研專家之外，還需要源源不斷的新鮮血液被輸入進(jìn)來，通過新老科研人員的艱苦奮斗，相信我國激光科學(xué)技術(shù)會一直在路上，且行且突破國際封鎖專利并創(chuàng)造著屬于自己的話語權(quán)。

面對“十三五”，上海光機(jī)所正從“相對單純的激光技術(shù)研發(fā)”向“為國家重大需求提供系統(tǒng)性解決方案”的創(chuàng)新轉(zhuǎn)變，以“咬定青山不放松”的勁兒積極助力上海這座創(chuàng)新之城的建設(shè)。

半個世紀(jì)前，毛澤東同志曾指示，“死光，要組織一批人專門去研究他！”。這句為激光事業(yè)指定方向的話語宛如釘子一般被“釘”在了中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所（以下簡稱“上海光機(jī)所”）的1號樓一樓入口處。

半個世紀(jì)后，上海光機(jī)所成為了我國規(guī)模最大的激光專業(yè)研究所，先后有8位專家當(dāng)選為兩院院士（中國科學(xué)院院士7人、中國工程院院士1人），所內(nèi)專職研究人員以及技術(shù)人員總計(jì)900余人。在多方面的合力之下，上海光機(jī)所再一次登上了科技的榮譽(yù)殿堂——在2016上海科學(xué)技術(shù)獎勵大會上一舉囊括了兩項(xiàng)殊榮——“技術(shù)發(fā)明獎特等獎”以及“技術(shù)發(fā)明獎一等獎”。

胡麗麗：巾幗不讓須眉“釹”玻璃與“女”科學(xué)家

作為獲得特等獎的項(xiàng)目牽頭人，胡麗麗表示，冰凍三尺非一日之寒。據(jù)悉，釹玻璃的誕生分別歷經(jīng)了1964年“硅酸鹽”型釹玻璃、1982年“N21”型磷酸鹽釹玻璃、1995年“N31”型磷酸鹽釹玻璃以及2002年才啟動的大尺寸釹玻璃批量制造這四個階段，經(jīng)歷無數(shù)個日以繼夜后終于迎來了曙光。自此，上海光機(jī)所“大尺寸高性能激光釹玻璃批量制造關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用”一舉打破了西方世界的“技術(shù)封鎖”外加“產(chǎn)品禁運(yùn)”的魔咒。

激光釹玻璃是一種含有稀土發(fā)光離子——釹離子的特殊玻璃，它可以在“泵浦光”的激發(fā)下產(chǎn)生激光或?qū)す饽芰窟M(jìn)行放大，是激光器的“心臟”。激光釹玻璃性能的好壞直接決定了激光裝置輸出能量的潛力和質(zhì)量，是目前人類所知地球上能夠輸出最大能量的激光工作介質(zhì)。在被稱為地球上的“小太陽”的激光慣性約束聚變裝置中，激光釹玻璃一直發(fā)揮著不可替代作用。

據(jù)了解，以胡麗麗為主要負(fù)責(zé)人的激光釹玻璃團(tuán)隊(duì)經(jīng)過多年的持續(xù)攻關(guān)，終于突破與克服了以下四個關(guān)鍵技術(shù)：磷酸鹽激光釹玻璃連續(xù)熔煉成套技術(shù)，激光釹玻璃穩(wěn)定可靠的批量包邊技術(shù)，大尺寸釹玻璃精密退火及高效高精度特性檢測技術(shù)。此外，自主發(fā)明并建成了具有中國特色的首條大尺寸激光釹玻璃連續(xù)熔煉線和批量制造所需的包邊及檢測設(shè)備,實(shí)現(xiàn)了大尺寸激光釹玻璃的批量生產(chǎn)。就目前而言，批量制造的單片釹玻璃尺寸可達(dá)810×460×40mm3，重量達(dá)65kg，全部指標(biāo)均達(dá)到國際先進(jìn)水平，形成了目前國內(nèi)唯一的年產(chǎn)1200 片大尺寸高性能磷酸鹽激光釹玻璃的批量制造能力。這將在日后保證國家安全，實(shí)現(xiàn)清潔聚變能源方面以及回答宇宙起源等前沿科學(xué)研究發(fā)揮重大作用。

除了為科研事業(yè)帶來了前所未有的突破，其還對社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展推波助瀾。正如賀賢土院士所言，以連續(xù)熔煉技術(shù)為核心的大尺寸高性能激光釹玻璃批量制造是一項(xiàng)十分復(fù)雜的系統(tǒng)工程，創(chuàng)新性強(qiáng)，整體水平達(dá)到了國際先進(jìn)，部分指標(biāo)國際領(lǐng)先，為國家科技重大專項(xiàng)提供了核心關(guān)鍵激光材料，打破了國外封鎖，取得了顯著社會、經(jīng)濟(jì)效益，對保障國家安全、開發(fā)聚變能源、開展基礎(chǔ)科學(xué)研究均具有重大意義。項(xiàng)目實(shí)施期間，累計(jì)直接銷售額3.76億元人民幣，間接經(jīng)濟(jì)效益5.13億元人民幣。

誠如胡麗麗所言，在面對國外技術(shù)封鎖與產(chǎn)品禁運(yùn)時，上海光機(jī)所白手起家從單片熔制開始著手研究大尺寸激光釹玻璃批量制造技術(shù)，最終實(shí)現(xiàn)了“連續(xù)熔煉、精密退火、包邊、檢測”這四大釹玻璃批量制造核心技術(shù)的集成及應(yīng)用。正所謂大音希聲，大象無形。從胡麗麗平靜的話語中仿佛感受到了“此時無聲勝有聲”?！扳S”玻璃與“女”科學(xué)家——我們欣喜地看到中國的女性科研人員正在發(fā)揮越來越不可替代的作用，正所謂“巾幗不讓須眉”。

當(dāng)然，此次項(xiàng)目的獲獎也離不開半個世紀(jì)以來在激光釹玻璃的研制中所匯集的老一輩科研工作者，如以干福熹院士、姜中宏院士為代表的上海光機(jī)所三代人的心血，鍛煉和培養(yǎng)了一批多學(xué)科、工程經(jīng)驗(yàn)豐富的老中青結(jié)合的科研骨干隊(duì)伍和一支有豐富特種光學(xué)玻璃制造經(jīng)驗(yàn)的技術(shù)工人隊(duì)伍。這支專業(yè)隊(duì)伍為我國“神光”系列裝置的激光釹玻璃研制發(fā)揮了重要且積極的作用。

蔡海文：再造一座新“長城”物聯(lián)網(wǎng)的新寵光纖傳感器

此次的上?？茖W(xué)技術(shù)獎勵大會對于上海光機(jī)所而言，“又一喜”體現(xiàn)在該所蔡海文研究員的科研團(tuán)隊(duì)和上海波匯科技股份有限公司總經(jīng)理趙浩博士所帶領(lǐng)的研發(fā)和工程隊(duì)就“分布式光纖振動傳感技術(shù)”所取得的研究成果。通過該技術(shù)，能夠?qū)饫w沿線外界擾動進(jìn)行分布式感知和精確定位，就像人的感知神經(jīng)系統(tǒng)一樣可以全方位連續(xù)監(jiān)測，在傳感探測距離、事件精確定位、隱蔽性、環(huán)境適應(yīng)性等方面具有不可替代的優(yōu)勢?！叭蘸?，隨著該技術(shù)的不斷更新?lián)Q代，除了進(jìn)行溫度、空間定位功能之外，還將扮演起千里之外實(shí)時監(jiān)控的監(jiān)視器這一角色。”作為博導(dǎo)兼該項(xiàng)目的負(fù)責(zé)人之一，葉青如是說。

據(jù)悉，“分布式光纖傳感技術(shù)”最早是在20世紀(jì)70年代末提出，伴隨著現(xiàn)在光纖工程中仍應(yīng)用十分廣泛的光時域反射技術(shù)的出現(xiàn)而發(fā)展起來。在這十幾年里，產(chǎn)生了一系列分布式光纖傳感機(jī)理和測量系統(tǒng)，并在多個領(lǐng)域得以逐步應(yīng)用。目前，這項(xiàng)技術(shù)已成為光纖傳感技術(shù)中最具前途的技術(shù)之一。蔡海文所在的團(tuán)隊(duì)從實(shí)際出發(fā)，解決了日常安防應(yīng)用中復(fù)雜環(huán)境下擾動信號誤報難以準(zhǔn)確識別的難題，并建立了分布式光纖振動傳感技術(shù)及其安防應(yīng)用的完整技術(shù)體系，產(chǎn)品可以實(shí)現(xiàn)單機(jī)雙通道80km的安全監(jiān)測，如果以每米等效一個傳感器來類比的話，那就相當(dāng)于一根光纖上集成了80000個傳感器。而這一切只需經(jīng)過一個終端電腦即可實(shí)現(xiàn)實(shí)時監(jiān)測，通過近十年對該領(lǐng)域全鏈條系統(tǒng)上的研究和技術(shù)積累，已經(jīng)構(gòu)建了完整的技術(shù)體系——出版專著3部，發(fā)表論文67篇，被授權(quán)發(fā)明專利22項(xiàng)。

在產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用方面，光纖傳感器集團(tuán)最新發(fā)布的研究報告顯示，2013年分布式光纖傳感器市場市值達(dá)到了5.85億美元（約合36億元人民幣）。到2018年，這個市場總值可能將達(dá)到14.58億美元（約合90億元人民幣），其中有70%來自石油和天然氣行業(yè)?，F(xiàn)階段，該技術(shù)的研發(fā)成功也將為我國日后決戰(zhàn)這一領(lǐng)域提供更多的話語權(quán)。

由此，上海光機(jī)所與上海波匯科技股份有限公司共同成立了物聯(lián)網(wǎng)光纖傳感技術(shù)聯(lián)合研發(fā)中心，并簽訂了戰(zhàn)略合作協(xié)議和產(chǎn)研轉(zhuǎn)化合同，共同實(shí)施項(xiàng)目技術(shù)的產(chǎn)品化。當(dāng)前，產(chǎn)品已經(jīng)成功應(yīng)用到包括長距離油氣管線、電力電纜及海底電纜等多項(xiàng)重大基礎(chǔ)設(shè)施和國家核心區(qū)域的安全監(jiān)測上，近三年共取得直接經(jīng)濟(jì)效益1.17億元人民幣。此外還成功進(jìn)入國際市場，創(chuàng)收外匯300多萬美元，在分布式光纖振動傳感安防應(yīng)用領(lǐng)域起到了引領(lǐng)作用，社會效益和經(jīng)濟(jì)效益顯著。

此外，該團(tuán)隊(duì)近年來大力開拓分布式光纖傳感技術(shù)的鐵路安全應(yīng)用。與上海鐵路局合作，承擔(dān)了淮南線、金溫高鐵沿線光纖綜合安全監(jiān)測的工程示范試驗(yàn)系統(tǒng)的建設(shè)任務(wù)，對鐵路沿線光電纜斷線、路基激擾(如機(jī)械/人工挖掘）、異常溫升、山體滑移、塹坡落石、外部入侵等進(jìn)行全天候?qū)崟r監(jiān)控和預(yù)警，系統(tǒng)在試運(yùn)行期間，已經(jīng)準(zhǔn)確預(yù)警了多次安全事件，切實(shí)起到了為高鐵安全運(yùn)行保駕護(hù)航的作用，填補(bǔ)了國內(nèi)的空白。