第十四届光学期刊发展与合作研讨会在合肥召开 深入探讨一流光学期刊建设
发展与合作研讨会
第十四届光学期刊发展与合作研讨会在合肥召开 深入探讨一流光学期刊建设
8月11日,第十四届光学期刊发展与合作研讨会在中国科技大学举行。本次会议紧扣“国家大力倡导建设世界一流的科技期刊和全球先进的知识服务,全面服务学科发展”的时代号召,来自全国22本光学期刊的编辑代表共同探讨其中机遇与挑战。本次会议包含主题报告、交流报告、讨论交流三个环节。会议由中国激光杂志社总编辑王晓峰主持。主题报告环节,科睿唯安业务总监宁笔从期刊群的思考、光学英文刊的发展等角度,带来《中国创建世界一流科技期刊的若干思考与中国光学期刊发展》主题报告。他指出,根据最新JCR报告,大陆地区SCI收录期刊213种,其中光学期刊7种,整体水平较高,光学期刊群的带动效应非常明显。无论是高校、学会或者出版机构办刊,期刊的建设与学科的发展相互促进,相得益彰。武汉光电国家研究中心学术编辑王珍以“风雨十年,砥砺前行”为题,介绍了武汉光电国家研究中心两刊发展历程和办刊心得,特别提到生物医学光子学的快速发展带来巨大的潜在机会。、中国激光杂志社新媒体部主任邓迎做《中国光学期刊联盟2018-2019年度工作进展汇报》报告,分享了最近一年中国光学期刊网和光学期刊英文平台CLP Publishing两个出版平台上期刊联盟访问情况:期刊主页访问575万人次、论文浏览3345万人次、论文下载226万人次。在讨论交流环节,各刊编辑就新刊创办、正在出版期刊的情况积极发言,达成了初步共识,一致认同在当前国家全面发展期刊的背景下,牢记“共享资源 共享经验 抱团取暖 做大做强”的初心,做强做大光学期刊,建设一流的专业期刊联盟。来源:中国激光
2019-08-29
聚焦中国光电,走进实验室
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聚焦中国光电,走进实验室
2019-08-28
第十三届光学期刊发展与合作研讨会在厦门召开
发展与合作研讨会
第十三届光学期刊发展与合作研讨会在厦门召开
2018年7月26日,由中国光学学会和中国激光杂志社共同主办的第十三届光学期刊发展与合作研讨会在厦门召开。来自全国光学期刊编辑部的16名代表和特邀嘉宾西北工业大学赵建林教授,华侨大学蒲继雄教授参加了本次会议。 光学期刊发展与合作研讨会旨在为国内光学期刊搭建友好合作平台,自2005年由中国激光杂志社发起以来,每年按惯例举办一次研讨会,探讨期刊发展,分享经验,讨论遇到的困难,对于加强各刊编辑的沟通,提升我国光学期刊出版水平和论文质量起到了明显的推动作用。 本次会议分为主题报告,交流报告,读者见面会三个环节。 主题报告,交流报告环节由中国激光杂志社总经理杨蕾编审主持,光学学报执行主编、西北工业大学赵建林教授作为特邀嘉宾,以“光场中耕耘”为题,分享了他的学术经历和导师情怀;华侨大学骆文伟副教授是福建省鼓浪屿,泉州古城等多处申请联合国世界文化遗产的专家,他以丰富详实的史料,向远道而来的编辑们介绍了“闽南文化与古泉州(刺桐)史迹”;中国激光杂志社李志兰编辑重点介绍了与光学相关的世界各大数据库的现状以及相关的“期刊评价指标”。 在交流报告环节中,《Photonic Sensors》编辑部朱丹主任讲述“Photonic Sensors在主编饶云江教授的带领下,经过多年艰辛奋斗,成功被SCI收录的经验”;中国激光杂志社马沂副总编辑分享了依靠精心策划专题,提升中文科技期刊质量的经验;长春光机所联合编辑部郭宸孜编辑带来“Light: Science & Applications:超越论文,服务科研”主题报告。 本次会议是与中国光学学会全息技术专委会的年会同期举行,应全息专委会的要求,首次举办了编辑与读者的见面会活动,由中国激光杂志社发展部马代明主任主持,大约有20名全息年会的代表应邀参加了读者见面会。
2018-09-04
忆我所激光加工研究与开发的辉煌岁月(苏宝蓉)
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忆我所激光加工研究与开发的辉煌岁月(苏宝蓉)
1964年建所初期,在以赶超激光国际先进水平为目标,以“二大”即大功率、大能量为主,兼顾中、小应用的建所方针指引下,全所职工干劲十足,为确保科研用房,行政管理初期就在东楼大厅联合办公。图书馆每晚都开到九、十点钟,食堂夜餐也有求必应。许多研究室更是灯火辉煌,通宵达旦。1968年,国内第一台大功率三千瓦总长76米两折叠二氧化碳激光器,就在这种形势下,仅用了一年时间研制成功(雷仕湛、刘振堂等为骨干)。当时自发地用废旧钻床改成可变速简易机床,与该激光器连接成国内第一台散装激光加工装置,并在国内首次用激光切割2毫米厚钢板,又是首次用激光切下的钢板再用激光对接焊为一体。上世纪七十年代中期,上海光机所试制工厂组建了激光设备与应用研发三结合组(苏宝蓉、王哲恩为正、副组长,程兆谷、陈可心、胡绍衣等为骨干),1976年,在国内首次研制出N型三折叠300瓦二氧化碳激光器,通过了中国科学院相关局组织的验收,是“文革”后第一个验收项目。该300瓦二氧化碳激光器从事激光切割石英、钢板以及布匹等激光加工试验,另外配上光关节臂提供给上海五官科医院和华山医院做激光汽化肿瘤试验。与此同时三结合组又研制出国内首台圆筒型六折叠600瓦二氧化碳激光器,以及配套的数控切割、焊接成套设备,首次为上海新沪玻璃厂提供了切割石英坩埚成套设备及切割工艺技术,为上海沪东造船厂国内首次提供了焊接异形钢管成套设备及焊接工艺技术。之后,根据市场需求在国内首次开发了香烟激光穿孔机30余台、激光雕刻机6台等激光设备。1980年和1984年,上海光机所先后研制成功国内首台千瓦和五千瓦管板式横流二氧化碳激光器通过了科学院组织的验收,为我国激光加工,尤其是激光热处理、激光焊接等提供了先进激光光源。1980年稍后,我所研制出带有导光聚焦及光束处理系统的数控激光加工机床,与千瓦激光器连接成国内第一台激光热处理成套设备。在国内首次开展激光热处理研究,并于82年首次发表用于激光加工的金属表面涂层研究论文(”.激光”1982年9卷8期),为 申请“六五”攻关项目创造了必要条件。此时,所领导为了加强我所激光加工的研究与开发,决定撤销三结合小组,在所部组建了大功率二氧化碳激光研发团队(属一室)和激光应用中心(四室)。此后,我所在国家“六五”、“七五”、“八五”攻关计划中总能拿到多个攻关课题。当1.5千瓦長寿命二氧化碳激光器通过国家科委组织的专家鉴定后,1987年,我所与嘉西乡合资,在国内首次创办生产大功率二氧化碳激光器企业---上海雷鸥激光设备厂,同年我所与长春第一汽车厂签定“组建汽车发动机缸体激光热处理生产线全面合作合同“,由雷鸥激光设备厂国内首次提供了8台千瓦横流二氧化碳激光器,由我所激光应用中心配套导光聚焦系统和激光处理汽车缸体工艺技术。据不完全统计,雷鸥厂为全国20多个省市,提供了200多台3千瓦至7千瓦(串接式)二氧化碳激光设备。在“八五”攻关中,由北京大恒 公司和我所五千瓦二氧化碳激光器课题组及激光应用中心联合,对汽车同步齿轮焊接装备与工艺攻关,并在国内首次为南昌汽车齿轮箱厂提供了成套设备和激光焊接齿轮工艺技术。同期,所单机万瓦二氧化碳激光课题組和重庆大学及所应用中心联合,在国内首次攻关冶金轧辊激光表面強化装备与工艺技术。上述两大设备和工艺都通过了专家鉴定和验收。总之,自1968年研制出国内第一台大功率二氧化碳激光器至2000年,在这30多年间,我所先后研究和开发了国内20个第一的激光加工设备与应用技术。自1978年全国科学大会奖开始,该领域取得国家和省、部级奖励约40项,包括国家发明奖2项,国家科技进步奖2项,上海市科技进步一等奖1项等各种奖项,取得专利20余项,重要会议和期刊文章近两百篇,培养硕士、博士生近30名,为国内各省提供激光加工装备与应用技术两百多台套。尤其有些应用技术属国内、外首创,例如上海光机所研制的激光医疗仪为晚期肝癌、脑瘤患者成功实施切除手术,上海五官科医院为此获1978年全国科学大会奖。这些国内、外尚无先例的成果促使激光医疗设备的发展,造福于人类。又如紡织钢令激光非晶态处理装备与工艺技术获国家发明奖,至今仍在纺织专件厂为国家创效益。我们的成果被国际上认可,如:1987年在曰本召开的国际第二届激光加工学术会议,我国报告有7篇(装备2,应用5)、曰本3篇(装备2,应用1)、美国装备1篇。在大会上,我被邀作激光加工应用报告,华中理工大学作激光器研究报告。1990年中科院组团赴曰考查激光加工,我任团长,重点考查了曰本已开展激光加工研究的大学和有关企业,每当介绍我国研究与开发的成果时,他们都说:中国很了不起,己将许多技术用到生产,并立即召集各部门技术骨干和我们座谈、请教,同时对我们全面开放有关实验室和车间。1995年前后,老一代研发人员陆续退休,以程兆谷,钱红斌等为代表的中、青年研发人员仍在该领域坚持战斗,承担了包括炮筒内壁激光合金化等横向课题,以及鋁合金激光焊接装备与工艺技木国家“九五”攻关课题。雷鸥激光设备厂仍不断为企业提供激光加工成套设备。我所在該领域的发展受到国内、外领导人的关注,程兆谷同志曾接待朱鎔基总理、方毅副总理、周光召副委员长、路甬祥副委员长等,以及菲律宾总统和厄爪多尔议长等国内外重要领导人参观指导。这些成果得之不易,经历了四届所领导班子(陸铭、干福熹、王之江、徐至展等四任所长,由王润文副所长主管)的领导和支持。由在试制工厂组建的三结合组(苏宝蓉、王哲恩为组长),发展为在所部组建的大功率二氧化碳激光研发团队(以王哲恩、程兆谷、陈可心、沈俊泉、查鸿逵等为骨干)和激光应用研究中心(以苏宝蓉、柴洪钓、刘玉泉、陈兰英、胡文富、钱红斌等为骨干),以及雷鸥激光设备厂(以沈俊泉、张洪林为负责人),研发团队由8人逐步扩大到一百余人。回顾当年打造我所激光加工輝煌的成果,对国内外在该领域的发展起了重要促进作用。这应归功于有关领导的决策和支持,以及研发团队全体成员的不辞辛劳拼博的結果。很可惜,由于我所重点研究的方向太多了,隨着老一代研发人员的退休,激光加工在我所逐步衰弱,直至自消自灭。值得庆幸的是,近年来上海光机所通过人才引进了与激光加工有关的顶级人才,他们正以后起之秀的姿态奋勇追赶,如以王颖为首的紐顿光电公司专门研发各类半导体激光器。据我所知,該公司生产用于激光加工半导体激光器的光束质量、输出稳定性和小体积等特点均优于目前国产同类型激光器。又如:以邢飞为首在南京组建的先进激光技术研究院及煜宸激光技术公司,該公司正以极高工作效率飞速进入激光加工成套设备集成领域。我认为如这两个公司能和以激光加工应用研发为主的单位(如浙江工业大学等)联手合作,相信光机所将会在激光加工领域再造比我们当年更強大的辉煌成绩、结出更丰硕成果。现在我仍是浙江工业大学特聘教授,协助我的学生姚建华教授组建了激光加工工程研究中心。姚建华团队经十多年的努力奋斗,至今在国内、外小有名气,他们的应用成果己推广到国内十几家企业,如:用激光组合3D制造的汽轮机叶片装在出口的汽轮机中已运行了三年多尚未发现问题。最近又被省批准组建了高端制造装备协同创新中心,目的通过全国顶级人才和各单位的成果,集中在激光高端制造装备、专用材料、工艺应用、市场开拓等方面协同创新,作出世界一流的实用化成果。目前姚建华团队近十年的规划是主攻激光组合3D制造与再制造专用材料、工艺技术、应用推广以及与工艺有关的配套部件。该领域是改造传统制造业使其转型升级的重要手段,且利于发展再制造业、应用面广、潜在市場大、易于形成新兴产业。为此,我建议我所的纽顿、煜宸两公司与淅江工业大学两个中心组成合作联盟,在协同创新中心运作下,主攻激光组合3D制造与再制造成套设备、专用材料、应用工艺技术和市场开拓。力争在占领国内市场基础上走出国门。在我健康许可的条件下,我愿献出仅有的微薄之力,参与联盟中力所能及的工作,我衷心期待着在我有生之年能看到联盟的成绩,为光机所再造辉煌、为改造我国传统制造业,发展再制造业,使其尽快形成新兴产业而努力奋斗、为实现中华民族伟大复兴的中国梦、上光梦,我愿献出全部的余热。注:雷仕湛、沈俊泉、查鸿逵、程兆谷等同志为本文提供了宝贵的资料、信息,并参与修定,在此一並致谢。来源:中科院上海光机所
2017-12-12
第十二届光学期刊发展与合作研讨会召开
发展与合作研讨会
第十二届光学期刊发展与合作研讨会召开
2017年8月18日,由中国光学学会,中物院编辑协会,中国激光杂志社共同主办的第十二届光学期刊发展与合作研讨会在绵阳科学城召开。中国光学学会副理事长、中科院安徽光机所所长刘文清院士,中物院科技信息中心党委书记黎旭红,四川省科技期刊编辑学会高毅秘书长,到会指导,来自全国各地的光学期刊编辑部及祥光数字出版范围的50余名编辑参加了会议。本次会议旨在切实践行国家新闻出版广电总局关于期刊出版融合发展的大战略方针,加强联盟团队建设,构建新型合作战略体系。搭建友好合作平台、探讨提高期刊编辑出版质量,分享工作经验,相互学习,取长补短。会议分为邀请报告与办刊交流两个环节。上午的邀请报告及讨论环节由长春光学精密机械与物理研究所信息中心主任刘文武主持。安徽光机所刘文清院士作题为《中国环境挑战与技术发展趋势》的报告,结合国内实际环境挑战,提出技术应用与发展思路。中国知网,中国科学文献计量评价研究中心的汤丽云老师作题为《期刊评价大数据对办刊的决策参考作用》的报告,基于国内42种光学期刊的数据统计,分析近5年国际国内影响力发展概况,进而指出期刊评价大数据对办刊的指导作用。中国激光杂志社的王晓峰总编辑作题为《深化集群化出版 提升编校质量》。下午的交流讨论环节以“办刊之道”为主题。《光电工程》编辑部孙秋燕介绍了关于OEA新刊办理的体会。中科院科技信息中心的黄颖介绍了新刊MRE期刊办刊进展。到场编辑们也纷纷就办刊之道展开热烈讨论。最后,中国工程物理研究院激光聚变研究中心粟敬钦研究员为我们精彩介绍了ICF驱动技术的进展。
2017-09-04
回忆当年话发现——中国第一条激光谱线
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回忆当年话发现——中国第一条激光谱线
光电汇的编辑让我回忆一下当年在国内发现激光新谱线的故事,写点相关的事情。那是发生在20世纪70年代的一桩小事,已经鲜为人知。我猜想她们一定是阅读了已故邓锡铭院士主编的《中国激光史概要》一书,该书第95页载有“氟原子激光新谱线”一项,登载了我们小组1977年5月份的工作:实验采用布鲁林型快放电装置,充气NF3和He,在激光谐振腔作用下,实现了氟原子激光跃迁,波长分别为623.97 nm、634.85 nm和641.36 nm。概要指出:“这是我国首次独自发现的激光新谱线”。自美国人梅曼以氙灯抽运红宝石首次实现激光振荡之后,六七十年代国际激光领域十分活跃,发现能产生受激光发射的物质越来越多,工作介质包括固体、液体、气体和等离子体,材料涉及晶体、玻璃、半导体、有机螯合物、染料、惰性气体、金属蒸气、分子气体、准分子气体……抽运方式有放电、氙灯抽运、气体动力学、化学反应、太阳能、爆炸乃至核反应等方案。当时有人调侃:“随便找种什么东西来打打,说不定都会打出激光。”(“打打”,指激发、抽运)可是在那段时期,我国虽然有许多的国家级和地方的专业研究所,许多大学也有激光专业,但大多着重激光的应用开发和相关的工艺技术,缺乏基础性的探索工作,对创新性不够重视。正是在这样的时代背景下,我们小组发现了一组未见报导的氟原子激光谱线,跻身于新激光谱线发现者的行列。物以稀为贵,便有幸在中国激光发展历史中留下一个小小的印记。意外的收获我们的发现,可以说是出于偶然,因为我们小组的工作任务并不是查找新的激光跃迁;但也不是纯粹的偶然,因为小组的目标是寻找激光的新途径,而为了弄清楚新谱线的来龙去脉,我们付出了不少努力。故事还要重头说起。中科院上海光机所于1964年建所,中心任务是研制强激光,习惯称大能量激光器,主攻路线为氙灯抽运钕玻璃,经过十年的奋斗,研制出规模与水平当时位居国际前列的大能量钕玻璃器件。但是大量的实验结果与分析表明,受到抽运方式和工作物质特性的限制,器件的总体效率偏低,输出光束的亮度较差,玻璃的激光能量负载不够大,这条路线难以达到最终目标。到了文化大革命结束不久,玻璃大能量的工作便告终止。工作有了新的安排,我们有些人便组织起“新途径探索”研究小组,希望东边不亮西边亮,寻找出返往应用的激光新途径、新体系。既然氙灯抽运固体或玻璃有困难,我们便瞄准放电激发气体的体系。当时准分子刚崭露头角,我们便决定骑驴找马,抱着“即使做不成大能量,也能做出新激光器”的宗旨,立即动手,自力更新,从头做起。当时是计划经济,市场不发达,做科研大多数都是自己动手,土法上马。科研人员除了读书做实验外,还必须会做各种活。我们要建立一个小小的气体激光实验室,几个人就忙于以下各种事务:1)搬钢瓶,找气体,在室外搭建小房子存放充有高压气体的钢瓶;2)搭排气台,建立可以定量存放各种气体的气路,我们小组成员中有人会玻璃细工,自己能连接玻璃管道;3)制作电源,做放电室和腔体,除了绘图外,经常要跑车间,或看加工,或与师傅商量工艺(例如电镀),好在当时实验室与工厂车间同在一个大院,跑起来很方便。我们的首选目标是XeF准分子体系,要有NF3、Xe和He气,后两种属常用气体,可以订货。但前者是有毒的氟化物,必须通过与中科院有机所实验工厂协作生产。幸好我们大组里有一位化学专业的同事,由他专门负责与工厂合作,经常奔走于市区内外。激光器主体为布鲁林放电装置,这是一种业余工作者也能制作的快放电设施,以前常用于氮激光,其特点是一对长约0.5 m的铜制楔形电极,刀口间距约为2 cm,储能电容和形成电容均为分布参量平板电容,球隙作放电开关。自己动手搭建装置,费时费力,但也有好处:一是熟悉器件各个环节,出现问题知道如何解决;二是自己会修理,敢于做各种条件的实验。我们知道,XeF激光波长为351 nm,属于眼睛看不见的近紫外波段。紫外线照射到白纸上会激发出淡蓝色的荧光。整个实验装置中制作最简便的要算激光的观察“设备”——一个纸屏!而我们激光的小发现正是在小纸屏上开始的。熟知的氮分子激光也是紫外辐射。装置做好后,首先充氮气作为介质,调整各个部件,使氮激光达到最佳输出状态,即纸屏上蓝光坊图最完整、最亮。然后进入正式的程序:抽空,排气,按不同成分比充入NF3、Xe和He,充电、放电、调节脉冲放电重复频率,在反反复复多次操作后,终于在纸屏上看到淡淡的蓝色荧光,我们成功实现XeF准分子激光振荡了!在XeF激光调试中,在纸屏上我们时常会看到淡淡的红色光斑,即使不出现蓝光,有时也有红光,它的颜色很接近He-Ne激光。后者的波长为632.8 nm,是Ne的谱线,与He无关。我们查阅XeF激光有关的文献,没有提到它有红光输出。红光来自何方我们注意到,工作室不充Xe,红光也会出现。由此可推算红光来自氟元素的可能性最大。但查阅资料却找不到氟原子或氟分子出激光的报道。顺便在此说说,20世纪70年代中期,中国尚未进入改革开放,状态比较封闭,到图书馆或情报室查资料,绝大部分外国的学术杂志是影印本,消息大都滞后一年半载以上。我们决定自己动手搞清楚红光是不是氟原子或氟分子的受激跃迁。主要做3件事:测波长、能级确定和激光实验。测波长现在仪器的智能化程度高,做光谱分析很方便,但几十年前标光光谱颇费周折:搬运笨重的1 m光栅光谱仪,散开在一个大桌子上的激光器统调光路,调整谱仪;寻找相应波段范围的标定用光谱灯;订感光干极和显影药品;修理简陋的暗房,设法借来显微阅读机等。经过严谨的操作,最终测到的结果是3支谱线,分别为:623.97 nm、634.85 nm(强)和641.36 nm(弱),精度为±0.03 nm。能级确定有了光谱数据,便紧张地抱来权威的原子光谱手册。这是“揭开谜底的时刻”, 是活学活用原子光谱学的时刻。经查对,氟原子有3P4S-3S4P的一组跃迁,正好与我们的测定值吻合。激光实验我们加工了稳定型平凹腔(R∞, R3m)在此谐振腔下。激光光束发散角约5-6 mrad。虽然方向性不是很好,但明显受谐振腔约束,属于受激辐射。改变气压、电压装置,改变放电重复率,变化腔参数,观察相应的激光输出,在此基础初步了解了激光的动力学过程。至此可以充分肯定,在我们实验室发现了一组来自上能级3P4S0的三支氟原子激光谱线。但激光输出不算强,在理论上其量子效率只有13%,不算高,而且容易形成超辐射。从我们小组寻找新途径的要求来看,氟原子体系不是理想的候选者,工作做到此便告一段落了。氟原子激光谱线是上千谱线大海中的一点,氟原子激光器也正如我们当时预想那样,没有成为常用器件。我们当时的努力已成为尘封的小小故事。不过,发现有大有小,意义有深有浅,我们的经历给人一种信念,即只要积极实践,勤于思考和学习,认真地观察各种现象,总会有所发现,有所前进。哪怕是小小的发现,即使不算什么成就,也可以鼓舞别人、鼓舞自己。到晚年回想起来,还可以感受到一点点正能量。作者简介:梁培辉,退休研究员。1939年出生于广东,1963年从清华大学无线电电子学系毕业后进入中科院长春光机所,次年随迁至上海,此后一直在中科院上海光机所从事激光与光电子学的研究与开发。上世纪作为洪堡学者在1979—1980年,1987—1988年期间在联邦德国马普学会的研究所进行访问研究。主要研究经历:大型钕玻璃激光器、工程用铜蒸气激光与光学系统的研制、激光参数测量、激光光谱、薄膜表面的表面测量、激光表演与光学景观的技术开发。曾获得中国专利发明创造金奖、国家技术发明奖三等奖、中科院技术进步奖一等奖等奖项,享受国务院政府特殊津贴,被评为中科院先进工作者。来源:光电汇
2017-08-16
384年前的今天,列文虎克诞生了!
人物传记
384年前的今天,列文虎克诞生了!
微生物顾名思义就是微小的生物体,微小到肉眼很难看到或者根本看不到,需要借助于显微镜才能看到的一大类生物。它大致还可以分为三类,一类是最小的各种病毒,它们没有完整的细胞结构,只能在其他生物体的活细胞中生存和繁殖;第二类是细菌,它们是一种单细胞原核生物(原核生物是对应于真核生物而言,指它们的细胞中没有成形的细胞核),大部分靠寄生或腐生生活;第三种是真菌,比如酵母菌与蘑菇,它们是一类真核生物,也是靠寄生或腐生生存。那么这些微生物到底有多小呢?病毒是其中最小的,它的大小数量级在纳米尺度。一纳米是一米的十亿分之一,或者说百万分之一毫米,可以想像在三角板1毫米的刻度上再平均分1000000份得到的就是一纳米,可见其微小了。即使是大的微生物,也不过几分之一毫米,肉眼想看清楚也很困难。正因为如此,尽管人类与微生物打交道的历史非常漫长了,但观测到微生物则是显微镜发明之后的事情。谈到人类与微生物打交道,最熟悉的莫过于莫过于与我们日常生活密切相关的酿酒、制酱、造醋行业了,这些行业中关键的一环是制“曲”。将煮过、蒸过或者炒熟的粮食作物放置一段时间,在其表面长出的霉菌,古人称之为曲。北魏时期贾思勰的《齐民要术》记载了在酿酒、制酱方面的多种制曲工艺,比如在制酱曲时有一种“黄蒸”技术,是说在六七月时将小麦磨好,然后用水浸泡后上笼蒸熟,然后摊开冷却,等到第7天就会看到有黄色孢子生成,待这种“黄衣”遍布后,然后干燥制成酱曲。这种“黄衣”就是以米曲霉为主的微生物。酱曲是制成酱(包括后来的酱油)的重要环节,因此《齐民要术》中有“黄蒸令酱赤美”的说法。微生物与人类打交道的另一种途径便是瘟疫的流行,比如在牛顿那一章我们提及的黑死病,还有在开普勒那里提到的天花,现在常见的各种结核病以及2003年爆发的“非典”等,这些传染病造成的人类死亡数量远大于战争引发的死亡。有学者统计,在欧洲历史因黑死病而丧命的人竟有上亿人!尽管后来在个别传染病方面掌握了一些免疫技术,比如对付天花的牛痘术,但直到巴斯德创立微生物学及免疫学之后,人类对微生物的认识以及在传染病的预防方面才取得了突破性进步。说到显微镜,它又可以分为两类,一类是单式显微镜,一种是复式显微镜。单式显微镜就是由一个透镜构成的显微镜,比如常见的老花镜就是一种单式放大镜或者叫单式显微镜。复式显微镜是由物镜与目镜两组透镜组成的显微镜,目前科学研究中所用的显微镜均为复式显微镜。还记得在介绍伽利略天文望远镜时提到最早发明望远镜的是荷兰的一位眼镜制造商,复式显微镜的发明也是如此,它最早也在荷兰发明,原因并不奇怪,因为当时荷兰的透镜制作技术世界领先。据说1590年荷兰一位眼镜制造商詹森就发明了复式显微镜,这种显微镜有点像伽利略用的单筒望远镜,只不过目镜与物镜均为凸透镜,通过伸缩镜头就可以改变显微镜的放大倍数,其光路如图7-2所示。显微镜的光路图被放大物体经过物镜的放大后,形成一个倒立、放大的实像;然后目镜把物镜成的实现,再放大为虚像。因此复式显微镜的放大倍数为“物镜放大倍数×目镜放大倍数”,比如物镜放大倍数为40,目镜放大倍数为25,那么显微镜放大倍数为1000。詹森当时发明的复式显微镜最大可以放大10倍,不过他本人并没有做出什么重大发现。利用显微镜做出重大发现的第一人是英国的罗伯特·胡克(Robert Hooke,1635-1703 注意这是另一位hu ke),这位胡克就是物理上发现胡克定律F=kx的那位。1665年胡克完成了《显微术》一书,该书是他利用自己制作的复式显微镜观测各种生物的记录,他观测的生物有苍蝇、蚊子、跳蚤(图7-3)、苔藓等。特别应该提及的是,他在该书中描绘了观测到软木片中有些像蜂巢的小格子,他于是命名为“cell”,意思为小格子、小单元,后来这个词成了英文中“细胞”,因为这些小格子就是软木中的死细胞(壁)。这也是人类首次观测到细胞。胡克观察到的跳蚤第一个通过显微镜观察到微生物的人是荷兰人列文虎克,他用的显微镜虽然是单式显微镜,但这种显微镜在他手上发展到了顶峰。他完全靠自学学会了磨制透镜的技术,一生组装了上百架显微镜,有的放大倍数可以达到270倍。1680年他当选为英国皇家学会会员时,一次就赠送了皇家学会26架,这不愧是那个时代的显微镜大王。1674年他用陶罐收集了一些雨水,几天后他用显微镜发现了这些雨水中的原生生物(单细胞有机体)。1676年,他在自己的牙垢中发现了活动的细菌,数量之多令人惊讶,他说一点牙垢中的微生物竟然会比整个荷兰王国的公民还要多。此外,他还用显微镜观察了动物的精子、蝌蚪的血细胞等。也正是因为这些杰出的观察,他才进入英国皇家学会。附:列文虎克画像(版画)图7-4是列文虎克当年使用的一架显微镜的复制品,针状物的上端后方就是镶嵌在铜板中间的透镜,针状物起到载物台的作用以固定标本(观察物),针状物下方是一凹镜,它可以使光聚焦到标本上。中间的螺旋(最高者)起调节标本与透镜的横向距离,下方的螺旋(把手未显示)负责调节标本与透镜的纵向距离。观察的时候,眼睛从铜板后面紧贴透镜观察标本,同时调节两个螺旋使观察到最佳状态。列文虎克用的显微镜(复制品) 下图对比:大约1680年胡克用的复式显微镜来源:中国科学报社
2016-10-24
促进中国红外科学技术早期发展的三封信
科研故事
促进中国红外科学技术早期发展的三封信
促进中国红外科学技术早期发展的三封信作者:薛永祺 褚君浩1 早期的红外技术探索现代红外科学技术是在第二次世界大战期间出于军事需要,首先在德国发展起来的。那时在极其保密的状态下德国已研制成硫化铅红外探测器,制造出了几种军用设备,有些已开始小批量生产。只不过没有进入实质性的使用阶段,法西斯德国就无条件投降了,科研成果及设备全部被美国及苏联所浮获。由于红外技术主要用于军事,美国在二战后继续在保密条件下对具有军事应用背景的红外技术投入了大量人力、物力和财力,开展多方面研究。直到1959年9月,美国公开了他们发展红外技术的部份内容。中科院物理研究所的成众志是1956年从美国回国的,他一直订有《美国无线电工程师协会会刊》(Proc.IRE,也就是后来的Proc.IEEE)。他收到1959年9月的杂志后就送给汤定元看。当时,Proc.IRE和《美国光学学报》(JOSA)两种学报上,以"红外物理与技术"为主题,内容完全相同的两份专刊,公开了美国在红外技术研究的部分科技成果。汤定元以极大的兴趣早已阅读翻版杂志半年甚至一年,了解到国际上红外技术的发展。从文章内容来看,当时的红外技术已经成为一门新兴的学科。这一技术的重要性在中国还未被深入认识,急需在一片空白的基础上起步。汤定元在美国时,曾进行过硅在超高压下导电性能的研究,对当时半导体的研究情况有一些了解。半导体的研究有着广阔的发展前景,因此在195l年下半年汤定元回国后进入中国科学院应用物理所,就选择了新兴的半导体物理作为研究方向。当时王守武早于汤定元半年回国,也以半导体作为研究方向。他们俩再加上两位新分配来的大学毕业生组成“半导体研究组”,汤定元分工从事半导体的光学及光电性能的研究。1951年底做了一个1952年的工作计划,其中一项是对硫化铅的天然晶体(方铅矿)进行硫处理。因为硫化铅是一种既可以处理成P型,也可以处理成N型的半导体。当时英国有一位科学家首先提出了方铅矿的P-N结研究。汤定元也想用硫处理做成P-N结,研究结的性能。到了1954年,国外的半导体研究有了极大发展,已经出现了商品晶体管。此时他们开始做半导体工作时,已意识到锗、硅的重要性。他和同事们很想进口一些锗、硅纯材科,以加快半导体研究工作的进程。但是,西方国家那时对中国内地封锁很紧,无法从国外直接进口这些材料。由于搞不到这种高纯材料,才不得不暂时从事硫化铅和氧化亚铜的研究。此时那位英国科学家在方铅矿的P-N结研究工作中遇到困难,放弃了这一工作。汤定元看到英国《自然》杂志上一篇硫化铅红外探测器的文章(Sosnowski,Nature,vol.159,1947),他也就放弃了P-N结的研究,改做硫化铅红外探测器,把它作为光电导现象的半导体物理研究课题。开始时采用的方法是真空蒸发PbS薄膜、高温敏化和制作电极,而检测手段仅仅是用万用表测量它的电极间受光照后的电阻改变。当时并不知道PbS红外探测器有什么用途,更不知它的重要性。但是有两件事给了他深刻的印象。其一英国人R.A.Smith写了一篇有关红外探测器的综合性文章。他是从苏联的俄文翻译本中看到的,其中说第二次世界大战中,发展了两门重要的新技术学科,即微波与红外。微波技术已经是大学里的课程,为什么“红外技术”也是新兴技术学科呢?它有些什么内容?汤定元与同事们曾私下议论过,但找不到任何根据。其二是苏联科学院的一位副院长巴尔金院士来应用物理所参观。当走到汤的实验室时,他很感兴趣,竟然坐下来,大谈红外探测器的各种用途和重要性,谈了半个多小时。可能与译员的水平有关,汤定元当时理解得并不多。关于PbS红外探测器的工作,他们连续进行了两年,尽管到1955年初,这一工作停止了。但无可争议的是,汤定元所领导的课题组在国内最早开展了硫化铅红外探测器的研究,已经在红外技术领域进行了早期的、开创性的工作。为日后中国研制PL-2空空导弹的红外探测器奠定了基础。在1954年下半年,由黄昆领衔,王守武、洪朝生和汤定元对如何发展中国的半导体科学技术进行了研讨。每周一个下午,持续了相当长时间。经过深入讨论之后,大家采取了一些决定性的措施。其决定之一,由中国物理学会召开一次全国性“半导体物理讨论会”,并出版会议文集。“半导体物理讨论会”于1956年1月30日到2月4日在应用物理研究所大礼堂举行。会议就半导体的各个重要领域的科学内容和发展概况有9个综合性报告,另有一个下午为9篇科研工作报告,更重要的是几次分组座谈会提出如何发展中国的半导体科学技术并形成建议书。这次会议内容由科学出版社出版《半导体会议论文集1957年》。1956年,汤定元参与制订“十二年科学技术发展远景规划”,规划制订了十二项重点任务,其中发展半导体学科被列为四项紧急措施之一。“半导体物理讨论会”为这次规划做了很好的准备。在“半导体发展纲要”中由汤定元起草的“半导体的光电现象和热电现象的研究”一章中,有关红外技术也只能笼统地写上一条:开展硫化铅等红外探测器的研究。在“向苏联学习”和“一边倒”的年代,半导体规划组请来了一位外国专家——苏联科学院通讯院士符耳作为顾问。在这段时间内,北京应用物理研究所得到苏联科学院物理研究所赠送的一些半导体材料和晶体管并由汤定元负责保管和分发。其中,有一锭N型锗(Ge)单晶,汤定元就利用实验室仅有的一台光学测试仪器——单色仪,找了一位助手,建立了测试系统,进行锗光电导光谱的测量。因为当时已经有了锗的吸收光谱,也有人推导过表面复合对光电的影响。汤定元利用文献上看到的吸收光谱的实测数据,计算出不同表面复合速度下的锗的光电导光谱分布曲线。竟然与实验室实测的曲线符合得很好。这项研究工作写好的论文“表面复合速度对锗的光电导光谱分布的影响”在《物理学报》上发表。并于1957年秋由汤定元在民主德国召开的“国际固体物理学术会议”上宣读,收到了意想不到的效果。不知是什么原因,1958年“大跃进”时红外技术也成为一个热门课题。据有人估计,当时国内研制硫化铅探测器的单位至少有30多家,所用的方法都与汤定元课题组的差不多。这也许与汤定元等起草的“半导体发展纲要”中的一条开展“硫化铅等红外探测器的研究”有关。但是在后来的“三年困难时期”,30多家科研单位的红外研究工作因经费等原因又纷纷“落马”,一时科学界众说纷纭。2 第一封信——建议发展红外技术1958年是“大跃进”的一年,汤定元通过学习认识到:在中国目前条件下,中科院也应当承担产品试制,甚至产品生产任务。基于这个认识,他写了一封信给中国人民解放军总部(当时国防科委尚在组建中,信是经所党总支发出的),信中说明红外技术对国防建设的重要性,并表明他们愿意承担红外探测器的研究工作。这封信受到领导的重视,并派人来与汤定元座谈。后来知道,国防部门当年刚组建国防科委,确实向中科院提出了红外技术的研究任务,中科院把这一任务(“55”号任务)交给了长春光机所承担。1954年朝鲜战场停战协议签订后,1955年1月18日,中国海、空、陆联合进行登陆作战,一举解放一江山岛。这就触动了美国政府的神经,1955年1月26日、29日,美参众两院立即通过了干涉中国内政的所谓《福摩萨决议案》,并立即付诸实施。1958年3月17日,美国宣布成立美军驻台协防军援司令部。除了美第七舰队直接逼近中国领海,地地巡航导弹部署台湾地区外,还向在台的国民党军队提供了大量新式武器,包括刚刚下线且美国军队自己还未装备的“响尾蛇”空空导弹。1958年9月24日,国民党军队出动了大批飞机进入福建、浙江、广东上空,并先后在温州上空发射了5牧“响尾蛇”导弹,这是世界空战史上首次使用空空导弹。空战结束后我方发现了一枚完好无损未爆炸的导弹坠落在福建省境内。这枚导弹随即被运到北京后,中央有关部门决定解剖分析和仿制。汤定元接到了参加这一分析工作的通知。10月3日上午,在国防部内召开了布置解剖分析及仿制响尾蛇导弹的任务,定名为“55号”任务。“55号”任务由一个委员会领导,主任是聂荣臻,实际负责人是三机部部长助理钱之道(此人后来调任中科院技术科学部副主任)。整个任务分好几摊,各摊之间没有联系。当时导弹武器在国内还是新鲜事,没有任何技术基础,特别是红外制导的导弹,因而由周总理出面从苏联请来了一个10人专家小组,帮助中方解剖分析。从一位专家关于导弹对红外探测器需求的报告中,汤定元第一次知道了需要用黑体辐射来标定对红外探测器入射辐射的功率,测定红外探测器的信噪比等,这个介绍对他的印象很深,使他第一次懂得红外技术的重要性,以及对红外探测器的要求。1958年11月下旬分析工作结束,他回到原来的研究课题。来华的苏联专家带回去一份分析总结报告和部分导弹残骸实物,其中有一个导弹引信部分的硫化铅探测器。两年后苏联据此仿制成功了型号为K-13的红外制导导弹,并作为米格-21战斗机的制导武器。由于中国当时科技与工业水平的限制,没有仿制成功"响尾蛇”导弹,1962年中国引进米格-21战斗机技术的同时,作为配套武器引进了K―13空空导弹的技术。苏联把导弹的生产图纸卖给我们,价格以图纸重量计,每公斤图纸要我们2t大豆,据说图纸总重160kg。西安804厂就按苏联图纸制造硫化铅探测器。将导弹国产化之后,成为中国空军装备的第一代空空PL-2红外制导导弹。1958年12月30日有人来物理所找到汤定元,要物理所承担导弹用的PbS红外探测器的试制任务,并要汤定元负责。当时他接受了任务,来人要求第二天就开始工作。该任务由来自9个单位共18人参与,除少数一两人外,从1958年12月31日和1959年1月1日两天内到齐开始工作。物理所的PbS探测器是“55号”任务中的一摊,由所党委专职书记张雯领导,她向委员会负责,并参加委员会的各种会议。当时任务很紧,要求半年内做出性能良好的PbS探测器来。工作开始,汤定元确定采用化学沉淀和高温敏化处理制备PbS红外探测器。同时用较大人力建立检测设备,包括黑体辐射源、噪声频谱和光谱响应等。由于所有参与的同志年轻肯干、以能参加国家任务为荣,基本不休息,连续干了4个月,到5月份,实验设备都已建成。经过正式测量,探测器也达到了相当高的水平。撰写了总结报告,约8万字,打印装订成册。他们对红外探测器主要参数所采用的测试方法和所建立的测试设备,正好与美国在1959年9月在IRE和JOSA两科学期刊上以专刊形式,第一次公布美国在高度保密条件下发展起来的红外技术内容相一致。这说明他们的思路是正确的,没有走弯路。在试制硫化铅探测器的过程中由试制组里的赵清义提议,汤定元还主持编译了《红外光电探测器及其材料》,这部书稿最终译出28万字,由科学出版社出版。1962年2月付印了6500册,第二年5月又重印4500册。这样的销量,在当时令汤定元感到有些惊奇。3 第二封信——研制红外雷达的起伏汤定元由于参加过“55号”任务,又从美国杂志上了解到整个红外技术的重要性。因此,他在1960年12月30日写了一封信,请所党委寄给国防科委聂荣臻主任,信中要求重视红外技术的研究工作,不要让它中断。不久,国防科委光学组的于甲本参谋来找他谈,大意是:目前正在贯彻“调整、巩固、充实、提高”八字方针,不允许建立新机构。如果有什么想法,可以做个计划,要一些人和经费,在原单位加强力量。汤定元作了一些尝试,发现没有合适的单位可依靠,这事也就不了了之。在“55号”任务期间,汤定元等去南京天文仪器厂订制了一个直径30cm的球面反射镜,将这个球面反射镜和硫化铅红外探测器组装成功一台演示性的红外接收系统。利用这个系统,曾与国防部有关单位合作进行了飞机目标辐射的测量。第一次在北京南苑机场,在那里住了几天;第二次在天津杨村机场。当时已经是冬天,夜间的机场温度己降到零下17℃。汤定元亲自参加了这两次实验,并取得了一些数据,这是国内首次进行目标辐射的测量。1959年底,中国科学院举办了一个专向中央领导汇报的科研成果展览会。汤定元等又利用那个反射镜做成一个显示红外雷达原理的模型,送去展览。展览地点为刚落成但未使用的自动化研究所大楼,它的走廊长100多米,接收器放在走廊的一端,目标(人抽香烟)在另一端。据派去的讲解员回来说,所有中央领导及三军司令都曾参观过该展览会。红外雷达是展览会中最令人感兴趣的三个展品之一(另二个是计算机和有机半导体)。每次中央高级领导来,都是院党组书记张劲夫亲自讲解。有一次,有一位重要的中央领导来参观。钱学森陪同,向他介绍说,红外雷达可以预警洲际弹道导弹的来袭。领导问要在多远距离上发现洲际弹道导弹,才来得及采取对抗措施。钱说至少要800km。那位领导接着说,那么我们就做一个800km的红外雷达吧!这就是1960年初开始的“59号”任务。由物理所牵头,电子所、电工所、长春光机所和昆明物理所五个单位组织力量,共同承担。物理所由徐叙溶负责,实验室设在物理楼五楼。这个任务保密特别严格,汤定元一开始对此并不知情。1958年应用物理研究所更名为物理研究所,大部份搬到中关村新建的研究所所址。1960年己经是"大跃进”之后的困难时期,研究工作的“下马风”很盛。物理研究所由于人力不足,准备终止红外研究工作。原来参加过“55号”任务的单位都希望物理研究所的红外探测器的研究工作继续进行下去,并纷纷将这样的意见反映给中央领导层。于是空军司令部就派人到物理研究所来提出继续研究红外探测器的要求,根据上级的要求,物理研究所才成立了以红外探测器为研究方向的第九研究室。建室初期人力与物力更是不足,又值经济困难时期,基本上开展不了什么研究工作。1960年9月半导体研究室从物理研究所独立出来,成立半导体研究所,所址仍在东皇城根的原应用物理所的所址。由中国科学院院部决定,汤定元应属于半导体研究所,他于1960年秋离开物理所九室到半导体所。当时新的半导体研究所有5个研究室和3个与室平行的独立组。第五研究室是研究半导体光电现象的,独立七组研究半导体温差电现象,五室和七组均由汤定元负责。从那以后研究工作逐步进入正常状态。1961年国家科委为制订“全国科学发展规划”作准备。经物理所所长施汝为介绍,汤定元向主持科委日常工作的韩光副主任汇报了红外技术的重要性及国外的发展概况,当时在座的还有一位九局局长赵石英。他们要汤定元专门向中央领导汇报情况的“内参”写一篇介绍红外技术的短文章,看来当时的领导们对红外技术还是很重视的。有一次赵石英告诉汤定元,他已在全国大学和研究所作过一次红外研究力量的调查,竟没有一个副教授以上的人在做红外方面工作,连讲师也没有。鉴于红外技术在国外的发展,这一调查结果应该是符合事实的。“全国科学发展规划”是1962年夏秋季在北京制订的。这个规划会议想争取把光学和声学两学科都作为独立学科组,获得重点发展。汤定元参加光学组讨论,在讨论中大家觉得:激光是1960年初次出现,在制订光学发展规划时不可能考虑到它,仅凭经典光学的一些应用,可能不能引起中央领导的重视。而红外技术在军事上的应用,中央领导都已知道。因此大家同意把这一学科组改名为“光学及红外技术”。印发的规划书就用了这个名称。4 第三封信——建立红外科学技术研究所汤定元由于对“59号”任务的不知情,1960年初建立这一任务时没有参加,也不知道该任务的工作,在离开物理所第九研究室的一年半里,对该室的工作情况完全不了解,直到1962年4月他又兼任物理研究所第九研究室主任时情况才发生了变化。1963年初,上级领导要九室恢复“59号”任务。这时他第一次去物理楼五楼该任务的实验室接收这项工作,并没有移交人。这时看到这项工作是准备在一部国产的微波雷达上装一个红外探头,改成红外雷达。从当时的设备上,看不出这项工作进展到什么程度,只见雷达上到处散放着工具。得知有“劳逸结合”的指示后,连整理一下工具的事都没有做。为了“59号”任务,汤定元与九室副主任唐生金进行了讨论,唐建议写封信给当时院秘书长杜润生。于是汤定元写了一封直截了当的信,问中科院是否准备发展红外技术,如果要发展,就应当加强力量。杜润生秘书长很快回了一封只有两句话的信:一定要发展,请学部及新技术局组织一次讨论会。这就导致1963年12月的院内“红外工作会议”。昆明物理所的李炽和上海技术物理所的匡定波都参加了那次会议。除了学术交流外,会议还决定向院党组建议:将昆明物理所及上海技物所转向为红外技术专业所,将北京物理所和半导体所的红外方面的工作分别调整到这两个所。其实这正是数理学部正在设想的方案,所以1964年初,中科院工作会议就做出了这个决定。当时这四个所都属于数理学部,因此这一调动就由数理学部负责。1964年5月,汤定元带领中国科学院半导体研究所13位科研人员转到上海技术物理研究所。1964年上海技术物理研究所进行方向任务调整后,全所转向红外技术与物理研究,从而成为专业的红外技术研究所。5 关于红外科学技术的军事应用诞生于20世纪50年代的U-2(Utility-2)高空侦察机,很长时间以来都被美国作为主要侦察工具。U-2飞机[1]速度快(804km/h)飞得远(约7000km)、飞得高(22800m)。这样的高度高射炮打不着,战斗机又跟不上,所以横行一时。飞机上配备有B-1型762长焦距照相机,内置20cm宽胶片2500m,在18000m高空航拍照片,地面的分辨率可以达到0.7m。飞机还配有—架红外扫描仪,也称红外相机。1958年3月美国飞行员驾驶U-2飞机首次侵入中国领空,遭到我外交部严正抗议。此后美国便将一批U-2飞机运进我国台湾地区,并由台湾飞行员驾驶飞机对中国大陆进行频繁的侦察。由于这批飞机的队徽是黑猫,台湾执行U-2飞行的部队被称为“黑猫中队”,该中队的飞机供应、维修、使用和指挥大权完全操纵在美国手中。每次飞行都要由美国总统和蒋介石共同批准。飞机拍摄的照片也完全由美国人掌握。由于当时中国国防力量的薄弱,U-2飞机入窜大陆的活动曾多次得逞,对中国国防带来了严重的威胁。我解放军空军领导机关和地空导弹部队悉心研究了这种飞机入窜的规律和特点,决定从当时为数不多的、守卫首都北京的苏制萨姆-2导弹部队中抽调一个营,在U-2飞机可能入侵的航路上进行伏击。1962年9月9日8时许,我们第一次击落了入侵南昌上空的U-2飞机。这次战斗,开创了人类防空史上用地空导弹击落敌机的先河。中国人用什么武器打下世界最先进的U-2飞机,一时间令世界感到惊奇。有一次面对记者的提问,外交部部长陈毅元帅诙谐地说:“我们是用竹竿把它捅下来的。”此后中国仿制的红旗系列防空导弹成功生产,装备部队,又陆续打下多架U-2飞机[3]。最后一次是1967年9月8日击落的第7架U-2飞机。也许是精确打击使U-2飞机在大陆上望而却步,也许是“黑猫中队”的U-2飞机全部打完了,从此结束了U-2飞机入侵大陆长达68个月(1962.1—1967.9)110架次的侦察飞行。从1965年1月10日在内蒙古包头地区击落的第4架U-2飞机的残骸中发现,机上装备的D-2型窄视场照相机和F-2型红外扫描仪受损比较小。于是,有关方面便将这些破损的仪器交给了南京某雷达研究所,分析并仿制。当时上海技术物理所派了5名研究人员前去南京一起工作。在获知敌方红外扫描仪中用的是锗掺汞红外探测器后,上海技术物理所一室就把原来研究锗掺金探测器的课题改为研究锗掺汞探测器。在与上海技术物理所科研人员合作的过程中,南京的雷达所认为技物所更适合于红外扫描仪的研制任务。这样,一项以飞机被击落的年月命名的任务(“651”任务)就落到了上海技术物理所。这个任务包括研制锗掺汞探测器、斯特林制冷机和整机。还有一些零部件则由上海市科委出面邀请市内有关厂家研制。科学研究是艰苦的,有时甚至要付出血的代价。在研制锗掺汞探测器过程中,由于探测器工作温度是38K,研究初期测试阶段用的制冷剂是氢气。1965年4月9日,由于液态氢的爆炸,技物所的连志超同志当场牺牲,洛阳的一位同志也负了重伤,复旦大学物理系的黄心源同志在抢救过程中不幸坠楼牺牲。这次曾向全国通报的事故至今还是上海技术物理研究所安全教育的重要内容。痛定思痛,技物所也因此着手建立了液氖的生产设备以杜绝使用液氢的危险。事故发生后,国防科工委的于甲本参谋到所参加善后工作。他对当时针对国家重大任务投入研究的情况表示非常满意,说回去后要向聂荣臻主任汇报。美国军用飞机侵入中国领空是常有的事。而1965年4月9日的入侵却发生了奇怪的事故[4]。美国8架F-4B“鬼怪”式战斗机分两批侵入中国海南岛上空,我海空军4架歼-5战斗机起飞拦截,当我军一架飞机追赶第一批美机中的一架飞机时,第二批美机中的一架飞机又跟在这架飞机之后。我军这架飞机的驾驶员是一位很有经验的上校飞行员,当他听到地面的通知,说他后面有一架美机要当心时,他立即来了个90°的急转弯,就在这一瞬间,后面美国飞机的导弹居然鬼使神差地命中了另一架美国飞机。在坠落的这架F-4B鬼怪式飞机残骸中我们发现了红外搜索跟踪系统,即机载红外雷达以及空-空导弹、计算机等。这些战利品一并被送往洛阳的612所进行分析研究。汤定元得知,F-4B鬼怪式飞机上有机载红外雷达时,他猜想使用的应该是锑化铟探测器,工作波段为3-5μm。他立刻写信给聂荣臻主任,在信中阐述了红外辐射在军事上的应用就是1-3μm、3-5μm以及8-14μm这三个波段。中国通过来犯敌人入侵而坠落在境内的响尾蛇导弹(硫化铅,1-3μm)、F-4B鬼怪式飞机(锑化铟,3-5μm)和U-2飞机(锗掺汞,8-14μm),以一种非常特殊的方式“引进”了国外这三个波段的红外装备。如果我们能抓紧时机研制出这三个波段的红外部件,同时弄清这些装备的设计思想,那么就有可能在较短的时间内掌握军用红外技术。信的最后汤定元突出了主题,要求上海技术物理所能够承担起机载红外雷达的研制任务。5月28日聂荣臻主任在北京召开了有关F-4B鬼怪式飞机残骸的工作会议。在会上他把红外雷达的研制任务分配给了上海技术物理所。汤即刻与所里5位同事去洛阳612所“拜见”美方红外雷达的残骸,两个月后带回了以工作会议召开日期命名的“528”红外雷达研制任务。就这样,两个重要波段的研制任务都落到了上海技术物理所。深知任务的光荣和艰巨,上海技术物理所上下同心协力,全力以赴。首先恢复了红外扫描仪的测试,在此基础上研制成功了歼侦-6飞机的红外扫描仪。红外扫描仪也因此在上海技术物理所起家,发展到今天的各种先进机载星载多谱扫描成像仪。当时,红外雷达则由于收集到的残骸实在太破烂,在上海技物所,3-5μm的锑化铟探测器没有对红外雷达做出太有意义的结果。本文原标题: 中国红外科学技术的早期发展,转载自《中国近代和现代光学与光电子学发展史》一书。由《光电产品与资讯》2015年第11期刊发。
2015-11-27
我国第一台氦氖激光器的诞生
科研故事
我国第一台氦氖激光器的诞生
20 世纪60年代初,我国的学术刊物数量很少,《中国科学》、《科学通报》、《物理学报》屈指 可数。有关光学方面没有专门的学术期刊,当激光出现以后,科学出版社以内部资料的形式组织出版了“受激光发射论文汇编”,这个汇编先后出版了很多专集,其中1964 年出版的第一集汇集了国内有关受激光发射的研究论文31 篇。本文中将要介绍的是邓锡铭等人发表的“氦- 氖混合气体受激光发射器”。氦-氖激光器以氦气和氖气混合气体作为工作介质,采用射频放电激发,放电管的结构如图1 所示,氦氖气体置于内径为0.8 cm,长度为2.04 m 的石英管内,为了避免放电管两端窗口的反射损耗,放电管两端配以布鲁斯特窗口。如果窗片对激光波长的折射率为n,布鲁斯特角θR 可由下式给出: θK=tg -1n,安装布鲁斯特窗口时,要保证窗口法线和放电管集合轴线时的合角。用测量平面偏振光的反射率来验证角度的准确性,实验结果表明当入射的平面偏振光反射率小于千分之一时,角度控制可满足激光产生的要求。图1中在放电光的两端 有一堆光学镜片形成外腔结构。谐振腔由一对曲率半径为222 cm 的球面反射镜组成,镜面涂有ZnSMgF2 介质膜,对6328 埃的透过率在1% 以内, 把谐振腔看作一个Fabry-Perct 干涉器,可以测量 外部进入干涉器的6328 埃单色光输入强度和输出强度的比值,从中得出介质膜的反射率在98% 左右。图1 采用射频电源的中国第一台氦氖激光结构图按照中国科学院长春光学精密机械与物理研究 所和北京电子所之间合作协议,北京电子所提供射 频电源,图1 中象征性地给出了电源的2 个引线, 事实上在2 m 左右的放电管上,有多组电报引线, 射频电源通过包在放电光外面的一对一对铝箔,将 能量耦合到放电管中。放电管内氦- 氖气体压力比 为10:1,总压力为1.1 mmHg,射频电源的频率为 26 MHz。邓锡铭院士的论文详细描述了从气体放电到观 察到激光的全过程。首先从观察放电光谱开始。放电管中氦- 氖气体辉光放电呈粉红色,经历几十小时连续及间歇放电之后,未发现有杂质原子及分子光谱,这表明放电管壁排气处理过程是完善的。在初级阶段,观察到了氦- 氖放电中一些未曾 报道过的谱线,对照氖原子能级,认为它是处在21S,23S 能级的氦原子与基态氖原子发生能量共振 转移得到的增强的氖原子谱线。在纯氖放电时逐渐加入氦气,可以清楚看到氖的6328 埃(3S2->2P4)谱线强度迅速增高,同时 观察到6096 埃(2P4->1S4)谱线,见图2。两者的强度比在1:1 到2:1 之间。通过对两个波长的放 大实验发现后者存在自吸收。 图2 氖原子能级示意图 图3邓锡铭院士从理论上分析了临界条件,见图3。 并通过加长放电管至2 m左右,改善了谐振腔的波型选择性能,获得了相干光振荡。6328 埃输出光 功率为1 mW,发散角为3 mmrad。1967 年,出现了内腔式结构的器件(见图4)。此后,腔片的封接从环氧树脂发展到硬封接技术 寿命可以达到1×104 h 以上。这支激光器放电管 内径为1-1.2 mm,外面有一个储气套,它和放电毛细管同轴并相通,但储气套内不发生气体放电,它的作用是储存工作气体,有利于延长激光器的寿 命。内腔式He-Ne 激光器在激光检测、激光医学等方面获得广泛应用。图4 内腔式He-Ne 激光器的结构示意图
2015-10-13
第十届光学期刊发展与合作研讨会在成都举办
发展与合作研讨会
第十届光学期刊发展与合作研讨会在成都举办
2015年8月14日,由中国光学学会、中科院光电技术研究所主办,中国激光杂志社、中科院安徽光机所联合编辑部承办的第十届光学期刊发展与合作研讨会在成都召开。此次会议作为中国光学学会2015年学术年会同期活动,在大会期间召开。中国光学学会副理事长兼秘书长龚旗煌院士,中国光学学会副秘书长、学会办公室主任李焱教授亲自到会指导工作,来自全国各地的光学期刊编辑部及相关数字出版单位的30余名编辑参加了会议,会议分主题报告、交流报告、讨论三个环节进行。会议由中国激光杂志社段家喜副总经理主持。中国光学学会秘书长龚旗煌院士代表中国光学学会致辞。他在致辞中表示,2015年恰逢国际光年,中国光学期刊网、中国光学期刊联盟对中国光学期刊事业的发展发挥了极大的促进作用,使期刊发展到了一个新的台阶,他对中国激光杂志社的出版工作给予了充分的肯定,希望大家共同努力把光学期刊办好。李焱副秘书长在发言中表示,中国光学学会非常重视期刊工作,不但会大力支持《光学学报》等会刊的发展,同时,也会对中国光学期刊联盟中的其他光学期刊提供积极的支持和帮助,希望联盟发展得更快,更好地服务光学科研工作。在主题报告环节,超星数字图书馆主任陈曦作了题为《“互联网+”下期刊域出版战略探讨》的报告,指出“域出版”实际上是对期刊传统编辑出版模式里每期内容的“栏目化”组织方式,可以对最能体现刊物特色的优质文献进行最大范围的快速传播,协助刊物提高影响力和数字经营能力。中国激光杂志社新媒体部主任助理邓迎针对光学期刊联盟申请的中科院“STM期刊数据出版实践指南研究”课题作了总结汇报,该课题由中国激光杂志社杨蕾编审牵头,联合了中科院上海光机所、中科院长春光机所、中科院安徽光机所、中科院光电技术研究所、中科院西安光机所等5家单位的数十位期刊编辑参与,在广泛调研后,选定国内外的STM期刊数据出版案例,深入研究国内外数据出版的现状、发布环节、发布规则以及出版流程中的问题,总结STM期刊数据标准化的规划指南。通过联合申请课题及开展课题研究,光学期刊联盟的合作形式更加丰富多元,同时也更加深入和紧密,还锻炼了年轻编辑的研究能力,撰写了多篇研究报告。交流报告环节中,针对联盟期刊在排版工作中出现的种种困惑,中国激光杂志社出版经理顾桃平给编辑同行带来了一本实用的排版秘籍,并毫无保留地介绍了一些辅助的转换软件,帮助期刊编辑部提升排版效率,受到同行的一致好评。中国激光杂志社发展部副主任马代明汇报了中国光学期刊联盟2014-2015工作进展,并讨论了下一年度的工作计划。最后,各期刊编辑部围绕学会主办期刊如何提升对会员服务的能力,如何找准期刊定位并提高期刊的影响力,如何运用新媒体等手段提升期刊的传播力等议题展开了讨论,中科院长春光机所信息中心主任刘文武、《光学与光电技术》副主编王欣、《强激光与粒子束》编辑部杨蒿编辑、《光通信研究》编辑部王熹编辑等发表了各自的看法,提出了很多建设性意见,中国激光杂志社还针对各刊情况提出了一些利用新媒体扩大期刊影响力的方案,杂志社杨蕾总经理对会议进行了总结。会议期间,中国激光杂志社编辑一行在杨蕾总经理的带领下,还拜访了西南技术物理研究所《激光技术》编辑部,双方就办刊经验和中文期刊如何持续发展等问题进行了深入交流。第十届光学期刊发展与合作研讨会合影中国光学学会副理事长兼秘书长龚旗煌院士致辞
2015-09-22