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《科学之友》

开博时间:2016-07-01 14:43:00

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邓玉强:超快光学计量的拓荒者

2019-09-29 13:45:00

  常见的格子衫、普通的休闲裤、一双运动鞋,这就是邓玉强的日常装扮,很“理工男”。

  这位外表普通的科研人员近年来取得了一系列亮眼的成绩:在国际上首次提出小波分析重建超短脉冲光谱相位、光学群延迟直接提取、太赫兹高吸收材料研制等系列新方法;研建我国首套超短脉冲自相关仪、太赫兹辐射功率计等国家计量标准和社会公用计量标准等。

  勇于创新,踏上超快光学跑道

  邓玉强说自己很幸运,一毕业就进入中国计量科学研究院工作。那时博士毕业生还不多,领导对他很重视,他的第一项工作是研制飞秒脉冲计量标准,解决超短脉冲时域参数无法溯源的问题。

  超快光学是国际光学领域最前沿的热点研究方向,在超快信号产生探测、超快过程研究分析、超精密微纳加工、光电子技术、超精密医学诊断治疗等领域发挥着不可替代的作用。其中,大众熟知的飞秒激光近视眼手术用的就是超快光学中的飞秒激光。

  邓玉强说,超快光学技术的迅速发展,对其准确计量提出迫切需求。尤其是飞秒激光时域参数的准确测量,对飞秒脉冲激光的产生、传输、控制和应用等各个过程都至关重要,而国际上缺少相关计量标准。正因如此,他决定进入这个领域,建立国家超短脉冲计量标准,为超快光学研究和应用提供准确的溯源源头和量值保障。

  那时,中国计量科学研究院位于北京市昌平区的实验室刚刚启用。邓玉强从头开始搭建这个实验室,选购光学调整架、加工光学镜片、设计机械零部件,精细调整每一个光学器件的位置和方向,不断提高仪器的稳定性和抗干扰程度……

  最终,邓玉强团队自主研制出超短脉冲激光参数测量仪器,实现了飞秒脉冲时域参数的准确测量,构建了我国首套超短光脉冲时域参数计量标准。同时,他们还在国际上提出了新的超短脉冲光谱相位还原方法,消除了传统方法产生的不确定因素,实现了超短脉冲光谱相位准确测量,提高了脉冲时域参数测量的准确度水平。

  “做科研要有新想法,模仿别人永远不会领先。”在邓玉强看来,创新是科研的灵魂。

  坚持不懈,努力填补“太赫兹空隙”

  太赫兹是介于红外和微波之间的频段,是连接电子学和光子学的桥梁,在高速宽带通信、医疗安检成像、化学成分分析、国家国防安全等诸多领域中具有重要应用价值和重大应用潜力,因而成为当今各国的研究热点,但由于缺乏有效的测量方法和测量仪器,人们对太赫兹频段的辐射特性了解甚少,形成了著名的“太赫兹空隙”。

  这也成为邓玉强引以为傲的另一开创性工作。“我们从2005年开始研究太赫兹技术,从2011年开展太赫兹计量研究。”邓玉强说。

  研制太赫兹吸收材料是破解太赫兹功率计量难题的关键。经过两年的艰苦攻关,邓玉强团队于2013年研制出一种新型太赫兹吸收材料,实现了材料样品在太赫兹波段光谱反射特性、光谱透射特性和光谱吸收特性的准确测量。

  2015年5月,国际首次太赫兹功率比对在德国柏林举行,参加比对的德、美、中三国计量院分别采用不同的技术路线,取得的测量结果都相互吻合。其中,中国计量院的测量不确定度最小、探测器响应度最高,这一结果标志着我国太赫兹功率计量能力步入国际领先行列。

  “这个比对只有具备太赫兹辐射功率绝对测量能力的国家才有资格参加,这项能力需要具有经国际同行评审的、在国际期刊正式发表的学术论文作为证明。”邓玉强介绍。

  比对之前,各国计量院首先上报测量不确定度。邓玉强代表我国上报的不确定度最小,参比的国际同行起初对此表示质疑。然而当比对结果揭晓时,中国团队立刻令国际同行们刮目相看。邓玉强笑着说,那是他作为科研人员最有成就感的时刻之一。

  这背后是“十年磨一剑”的精神。为了测量结果能更准确、可靠,在漆黑的光学实验室,邓玉强常常一个人屏住呼吸,一遍又一遍地反复进行测试,一测就是一整天。

  专心致志,享受实验室的工作时光

  博士阶段才进入光学计量领域的邓玉强为何能在短短几年内取得多项重要成果?

  “首先得有兴趣,当然少不了勤奋和坚持,也离不开周围人的帮助。”邓玉强说。

  从吉林农村考到天津大学的邓玉强自小就是“别人家的孩子”。“但直到考上博士,我能想到的未来也就是发几篇论文,完成博士学业,找个安稳的工作。”邓玉强说。

  转机出现在邓玉强读博期间。“当时,我的一名师弟在做一个关于飞秒脉冲相位计算方面的研究,用传统方法总是难以取到理想的结果。由于我硕士阶段在图书馆里看了很多相关论文,有一些这方面的基础,就提出一种新思路,并且取得很好的结果。我的导师看到就鼓励我将其写成论文并发表出来。”邓玉强回忆道。

  当时邓玉强的英文水平很差。“我导师一遍一遍地帮我修改,遇到交叉技术问题就反复讨论,前后修改了几十遍,到最后基本每一句话都动了,论文也有了脱胎换骨的变化。”邓玉强说,最终这篇论文发在一份很有影响力的国际期刊上,“这是我以前要仰视的期刊,我脑中的很多知识都是从这个期刊上获得的,没想到自己的文章能发表在上面,这对我是个很大的激励。”

  这种不服输的劲头体现在邓玉强科研生活的方方面面。在德国作访问学者时,刚开始邓玉强听不懂英文,于是他就多听、多说、多练,一个多月后就能用英文进行顺畅交流。在进行科学实验方面,他也不断学习、反复琢磨,克服了许多困难和障碍。

  德国的同事评价他:“在和邓玉强工作的过程中,他的个人能力给我留下了深刻的印象。他积极参与我们的讨论,能快速地掌握新知识。他是个极有条理的人,也非常值得信赖。”

  “创新的方法不是一蹴而就的,需要经过大量分析和思考才能获得。灵感只在瞬间闪现,需要做充足的准备才能抓住它。”邓玉强说,思路不通时,他就会一直琢磨,走路、坐车、睡前都是他的思考时间。他觉得,只要念念不忘,“总有一天能豁然开朗。”

  对于项目、经费、荣誉等,邓玉强表现得相当“佛系”。“项目越多,花在答辩、写材料上的时间就会越多。对我来说,经费够用就行了。”他淡然地说,“我更关注的是经费的投入与产出比,要让手头的经费发挥出更大的作用。相比之下,我更享受埋头在实验室的时光,取得新的成果才是让我最高兴的事。”

本文来自《科学之友》

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