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从首个“国际光日”到我国光学的“一竿子”模式
2018-10-26 王昕彤
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  从城市灯光到室内照明,从LED大屏显示到VR虚拟现实,从光合作用到太阳能,从原子光谱到显微与光谱分析,从碳卫星到大气监测,从望远镜到探测引力波,光无处不在。甚至你我本身,都因新陈代谢而不断发出肉眼不可见的微小光芒。 

    

  国际光日 为什么是今天? 

    

  2018516日,是联合国教科文组织确定的首个“国际光日”。在成功举办2015国际光与光技术年(IYL2015)后,联合国教科文组织执行委员会已经签署通过了每年的516日为“国际光日(IDL)”,并指出:“‘国际光日’的设立,其目的是为强调光在科学、文化、艺术和教育以及可持续发展、医药、通信、能源等多个领域的重要作用。” 

    

 

 

  世界首个国际光日 

    

  从刀耕火种开始,人类对光就有了最初的认识;在数千年文明发展中,一边探索光的本质,一边应用光改造世界。光学也因此是自然科学中历史最悠久的学科之一。早在春秋战国时期,我国的《墨经》中就有8条关于光学的记录,这是世界上有记载的、最早的光学知识。之后随着人类认知的深入,光学又经历了几何光学时期、波动光学时期、量子光学时期和现代光学时期。 

    

  1960年的516日,美国休斯研究实验室的物理学家梅曼制造了第一台红宝石激光器。此后,激光技术被迅速广泛应用,成为继核能、电脑、半导体之后的又一伟大发明,而与激光有关的诺贝尔奖多达20余项。激光在通信、医疗等领域的应用彻底改变了社会,简直是科学应用的典范;而“国际光日”不只是庆祝第一台激光器的诞生,更是强调光对社会产生的广泛影响,向大众普及光学应用的重要意义。 

    

  

  世界上第一台激光器的发明者西奥多?梅曼 

    

  

  2015年列士敦士登国际光年纪念邮票《光的游戏》 

    

  中国第一台红宝石激光器的诞生 

    

  与梅曼发明第一台红宝石激光器仅时隔一年,我国第一台红宝石激光器在光学精密器械所(现中国科学院长春光机所)诞生。此后短短几年内,我国激光技术迅速发展,各种类型的固体、气体、半导体和化学激光器相继研制成功。非常自豪的说,当时我国激光研究水平位于世界前列 

    

  试想在60年代初,我国的工业水平和科技实力与美国有着巨大的差距,而且当时还处于西方国家的严密封锁之下。这种条件下,能在激光研究领域达到国际前沿,不得不说是一个奇迹。而这伟大的成就应该归功于“一竿子”模式。 

    

  

  中国第一台红宝石激光器 

    

  “一竿子”模式造就我国光学事业 

    

  王大珩,两院院士,应用光学专家,中国光学事业奠基人。1951年王大珩受时任中国科学院行政秘书长钱三强委托,筹建中国科学院的仪器馆(长春光机所前身)。 

    

  当时,新中国一穷二白、百废待兴,想要研制精密光学仪器,连自己的光学玻璃都没有。在这样的条件下,大珩先生摒弃科研与生产分开的思路,针对仪器产品研制的过程,建立了科研与生产紧密结合的体系,也就是“一竿子”模式。 

    

  

  19978月,王大珩院士在原长春光机所(路西)大门留念 

    

  大珩先生在《中国的光学——回顾与展望》中写道,“所谓‘一竿子’,就是研究所接受任务后,从预研、方案论证与设计、研制试验、装调检测直到制造出合格产品,全部由研究所承担;当然还要依靠全国大协作。” 

    

  第一台激光器研制的成功,也正是“一竿子”模式发挥了重要作用。1952年,中国科学仪器馆成立后,在大珩先生的组织下,自力更生、艰苦攻关,1953年就熔炼出中国第一炉光学玻璃;到1958年已完成了八种国内首台的精密光学仪器,与光学玻璃并称“八大件、一个汤”。同时,长春光机所建立起从光学材料、光学设计制造、机械设计制造、电学和电子学设计、晶体生长等一套完整的科研生产试制体系,为后续承担各类国家重大装备研发任务奠定了坚实的基础。 

    

  

  19581027日,毛主席在科技成果展览会上参观“八大件一个汤”中的高精度经纬仪 

    

  之后,由长春光机所先后援建、分建上海光机所、成都光电所等国内多家科研机构,在这些单位的发展过程都可以看到大珩先生“一竿子”模式的影子。这些科研机构也成为中国光学事业发展的主力军。 

    

  新时代 “一竿子”模式的新内涵 

    

  新时代下“一竿子”的形式发生了变化,但其精髓没有变,那就是“独立自主”。“中兴事件”一场风波,让国人重新冷静看待我国科技事业所处的水平和努力方向,正如习总书记在考察武汉市所说,“科技攻关要摒弃幻想、靠自己…,一些重大核心技术必须靠自己攻坚克难。” 

    

  随着光学各研究领域、方向的不断发展,各家科研机构在其相应领域也更加精深。如长春光机所制造出世界最大面积中阶梯光栅,精密机械加工技术达到国际领先水平;西安光机所研制的光机式高速摄影的频率从每秒几十幅到两千万幅,变象管高速摄影机的时间分辨率从微秒到皮秒,高速摄影研究领域步入国际先进行列;还有上海光机所所专长的激光领域,光电所主要研究的光电跟踪测量、自适应光学,安徽光机所的大气光学与环境光学,各有特色,为国家多项重大任务做出了贡献。各家单位已然形成百花齐放、各有所长的新局面。 

    

  近年来,在国内应用光学领域,也不乏立足自主创新的优秀成果。 

    

  ● “大型高精度衍射光栅刻划系统”的成果400mm×500mm光栅是世界上面积最大的中阶梯光栅,它的成功研制证明了我国的精密机械加工技术和大面积中阶梯光栅制造技术达到了国际前沿水平,打破了我国在该领域受限于人的局面; 

    

  ● 中国碳卫星高精度CO2探测仪,作为继日本和美国后的第三颗全球碳卫星,其成功研制和后续在轨稳定运行,填补了我国在温室气体检测方面的技术空白,使我国在应对全球气候变化时掌握更多的国际话语权; 

    

  ● 极大规模集成电路制造装备“极紫外光刻关键技术”实现了极紫外成像光学技术的跨越,使我国集成电路制造水平又向国际迈近一步。 

    

  

  左:400mm×500mm中阶梯光栅 右:碳卫星 

    

  社会与科技的发展离不开光学。当今,光学的应用几乎渗透到自然科学的各个领域。我国应用光学要全面跻身世界先进行列,还有很长的路要走,但 “一竿子”模式在今日仍有重要的借鉴意义。 

    

  首个“国际光日”的到来,让世界的目光再次聚焦在“光学”这个古老的学科。未来,“光学”的发展将为人类文明做出更大的贡献,在新的时代中散发出更耀眼的光芒! 

 

 

    

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