科技奖励大会再度登榜激光迸发出的“双喜临门”

文 李 伟

摄 赵 侃

科技奖励大会再度登榜激光迸发出的“双喜临门”

文 李 伟

摄 赵 侃

【记者说】

回首过去，上海光机所完成了一系列重大科研项目，包括重大的光学与激光前沿基础和应用基础研究项目、大型的激光应用工程研究等。1964年以来，已取得1211项科技成果。在专利发明方面，截止到2016年底，已累计申请了3553项，获授权专利2230项,专利申请数一直名列全国科研机构前茅。上海光机所年均发表论文600余篇，科技论文三项指标（SCI收录论文、论文被国外引用、国内期刊论文）连年位于全国科研机构前列。

科研事业的发展，除了像胡丽丽、蔡海文这些奔走在一线“熬”出来的科研专家之外，还需要源源不断的新鲜血液被输入进来，通过新老科研人员的艰苦奋斗，相信我国激光科学技术会一直在路上，且行且突破国际封锁专利并创造着属于自己的话语权。

面对“十三五”，上海光机所正从“相对单纯的激光技术研发”向“为国家重大需求提供系统性解决方案”的创新转变，以“咬定青山不放松”的劲儿积极助力上海这座创新之城的建设。

半个世纪前，毛泽东同志曾指示，“死光，要组织一批人专门去研究他！”。这句为激光事业指定方向的话语宛如钉子一般被“钉”在了中国科学院上海光学精密机械研究所（以下简称“上海光机所”）的1号楼一楼入口处。

半个世纪后，上海光机所成为了我国规模最大的激光专业研究所，先后有8位专家当选为两院院士（中国科学院院士7人、中国工程院院士1人），所内专职研究人员以及技术人员总计900余人。在多方面的合力之下，上海光机所再一次登上了科技的荣誉殿堂——在2016上海科学技术奖励大会上一举囊括了两项殊荣——“技术发明奖特等奖”以及“技术发明奖一等奖”。

胡丽丽：巾帼不让须眉“钕”玻璃与“女”科学家

作为获得特等奖的项目牵头人，胡丽丽表示，冰冻三尺非一日之寒。据悉，钕玻璃的诞生分别历经了1964年“硅酸盐”型钕玻璃、1982年“N21”型磷酸盐钕玻璃、1995年“N31”型磷酸盐钕玻璃以及2002年才启动的大尺寸钕玻璃批量制造这四个阶段，经历无数个日以继夜后终于迎来了曙光。自此，上海光机所“大尺寸高性能激光钕玻璃批量制造关键技术及应用”一举打破了西方世界的“技术封锁”外加“产品禁运”的魔咒。

激光钕玻璃是一种含有稀土发光离子——钕离子的特殊玻璃，它可以在“泵浦光”的激发下产生激光或对激光能量进行放大，是激光器的“心脏”。激光钕玻璃性能的好坏直接决定了激光装置输出能量的潜力和质量，是目前人类所知地球上能够输出最大能量的激光工作介质。在被称为地球上的“小太阳”的激光惯性约束聚变装置中，激光钕玻璃一直发挥着不可替代作用。

据了解，以胡丽丽为主要负责人的激光钕玻璃团队经过多年的持续攻关，终于突破与克服了以下四个关键技术：磷酸盐激光钕玻璃连续熔炼成套技术，激光钕玻璃稳定可靠的批量包边技术，大尺寸钕玻璃精密退火及高效高精度特性检测技术。此外，自主发明并建成了具有中国特色的首条大尺寸激光钕玻璃连续熔炼线和批量制造所需的包边及检测设备,实现了大尺寸激光钕玻璃的批量生产。就目前而言，批量制造的单片钕玻璃尺寸可达810×460×40mm³，重量达65kg，全部指标均达到国际先进水平，形成了目前国内唯一的年产1200 片大尺寸高性能磷酸盐激光钕玻璃的批量制造能力。这将在日后保证国家安全，实现清洁聚变能源方面以及回答宇宙起源等前沿科学研究发挥重大作用。

除了为科研事业带来了前所未有的突破，其还对社会经济发展推波助澜。正如贺贤土院士所言，以连续熔炼技术为核心的大尺寸高性能激光钕玻璃批量制造是一项十分复杂的系统工程，创新性强，整体水平达到了国际先进，部分指标国际领先，为国家科技重大专项提供了核心关键激光材料，打破了国外封锁，取得了显著社会、经济效益，对保障国家安全、开发聚变能源、开展基础科学研究均具有重大意义。项目实施期间，累计直接销售额3.76亿元人民币，间接经济效益5.13亿元人民币。

诚如胡丽丽所言，在面对国外技术封锁与产品禁运时，上海光机所白手起家从单片熔制开始着手研究大尺寸激光钕玻璃批量制造技术，最终实现了“连续熔炼、精密退火、包边、检测”这四大钕玻璃批量制造核心技术的集成及应用。正所谓大音希声，大象无形。从胡丽丽平静的话语中仿佛感受到了“此时无声胜有声”。“钕”玻璃与“女”科学家——我们欣喜地看到中国的女性科研人员正在发挥越来越不可替代的作用，正所谓“巾帼不让须眉”。

当然，此次项目的获奖也离不开半个世纪以来在激光钕玻璃的研制中所汇集的老一辈科研工作者，如以干福熹院士、姜中宏院士为代表的上海光机所三代人的心血，锻炼和培养了一批多学科、工程经验丰富的老中青结合的科研骨干队伍和一支有丰富特种光学玻璃制造经验的技术工人队伍。这支专业队伍为我国“神光”系列装置的激光钕玻璃研制发挥了重要且积极的作用。

蔡海文：再造一座新“长城”物联网的新宠光纤传感器

此次的上海科学技术奖励大会对于上海光机所而言，“又一喜”体现在该所蔡海文研究员的科研团队和上海波汇科技股份有限公司总经理赵浩博士所带领的研发和工程队就“分布式光纤振动传感技术”所取得的研究成果。通过该技术，能够对光纤沿线外界扰动进行分布式感知和精确定位，就像人的感知神经系统一样可以全方位连续监测，在传感探测距离、事件精确定位、隐蔽性、环境适应性等方面具有不可替代的优势。“日后，随着该技术的不断更新换代，除了进行温度、空间定位功能之外，还将扮演起千里之外实时监控的监视器这一角色。”作为博导兼该项目的负责人之一，叶青如是说。

据悉，“分布式光纤传感技术”最早是在20世纪70年代末提出，伴随着现在光纤工程中仍应用十分广泛的光时域反射技术的出现而发展起来。在这十几年里，产生了一系列分布式光纤传感机理和测量系统，并在多个领域得以逐步应用。目前，这项技术已成为光纤传感技术中最具前途的技术之一。蔡海文所在的团队从实际出发，解决了日常安防应用中复杂环境下扰动信号误报难以准确识别的难题，并建立了分布式光纤振动传感技术及其安防应用的完整技术体系，产品可以实现单机双通道80km的安全监测，如果以每米等效一个传感器来类比的话，那就相当于一根光纤上集成了80000个传感器。而这一切只需经过一个终端电脑即可实现实时监测，通过近十年对该领域全链条系统上的研究和技术积累，已经构建了完整的技术体系——出版专著3部，发表论文67篇，被授权发明专利22项。

在产业化应用方面，光纤传感器集团最新发布的研究报告显示，2013年分布式光纤传感器市场市值达到了5.85亿美元（约合36亿元人民币）。到2018年，这个市场总值可能将达到14.58亿美元（约合90亿元人民币），其中有70%来自石油和天然气行业。现阶段，该技术的研发成功也将为我国日后决战这一领域提供更多的话语权。

由此，上海光机所与上海波汇科技股份有限公司共同成立了物联网光纤传感技术联合研发中心，并签订了战略合作协议和产研转化合同，共同实施项目技术的产品化。当前，产品已经成功应用到包括长距离油气管线、电力电缆及海底电缆等多项重大基础设施和国家核心区域的安全监测上，近三年共取得直接经济效益1.17亿元人民币。此外还成功进入国际市场，创收外汇300多万美元，在分布式光纤振动传感安防应用领域起到了引领作用，社会效益和经济效益显著。

此外，该团队近年来大力开拓分布式光纤传感技术的铁路安全应用。与上海铁路局合作，承担了淮南线、金温高铁沿线光纤综合安全监测的工程示范试验系统的建设任务，对铁路沿线光电缆断线、路基激扰(如机械/人工挖掘）、异常温升、山体滑移、堑坡落石、外部入侵等进行全天候实时监控和预警，系统在试运行期间，已经准确预警了多次安全事件，切实起到了为高铁安全运行保驾护航的作用，填补了国内的空白。