他让中国激光迅速赶上世界先进行列!

1961年9月的一天深夜,中科院长春光学精密机械研究所一间实验室里,挤满了30岁上下的青年科研人员,他们紧紧盯着一台黄色的实验仪器,期待着一项具有划时代意义的结果诞生。随着仪器的正常运转,一块桔红色的明亮光斑映入了人们的眼帘。我国第一台激光器研发成功了!这台激光器的成功运转,仅比美国的第一台激光器晚一年多,比苏联的第一台早两个月。而这个科研团队的主要成员就是王之江,他现在是我国著名的物理学家,中国科学院院士。中国激光研究能够在如此短的时间内赶上国际先进水平,王之江功不可没,他设计的创新结构在其中发挥了关键作用。

王之江,图源中国工程院院士馆

1960年,美国科学家梅曼研制出了世界上第一台红宝石激光器,揭开了激光科学技术的序幕。其实在此之前,王之江等人就已经开展了关于激光器的相关研究。

世界第一台红宝石激光器

当时科研条件困难,研究所没有多余的经费支持激光研究,只能依靠王之江等一批年轻科技人才自主开展,并利用业余时间完成。

1958年,他们针对应用光学实践研究中遇到的一些问题,开展了一系列探索,并产生了改革光源的创新物理思想。而这一思想与当时国际相关领域专家的研究结论不谋而合。

美国科学家梅曼的红宝石激光器运转成功的消息,让王之江等人为之振奋,并加紧了相关研究和探索。1960年底,王之江便提交了研制激光器的实验方案,并在随后的研制中完成了几处特征鲜明的结构创新。

其一,当时国外流行螺旋状氙灯,但王之江和其团队认为,应该从应用光学的基本原理出发,螺旋状结构并不利于效率的提升,应该将脉冲氙灯设计成直管。由该设计产生的氙灯封接工艺,此后一直被国内激光领域沿用了几十年。

其二,梅曼第一台红宝石激光器的照明方式采用的是椭圆漫射照明,其后这种照明方式在国外非常流行。王之江从光学的基本原理出发,提出了球形照明器这一新设计,实验证实了这种设计的激发效率比梅曼采取的方式更高。

其三,在激光介质方面,受科研基础和国内材料限制的影响,王之江最开始选用了国产红宝石,但材料质量较差,于是,研究团队创新设计了内有聚焦装置的谐振腔,以使激光介质整体上满足光学要求。

按照这一设计思路,1961年9月,中国首台激光器绽放出了第一道光彩。这台红宝石激光器之所以运转成功,得益于王之江的独特设计。当时长春光机所的技术支撑条件很差,各种材料质量很难满足实验,而正是由于王之江敢于质疑国际权威,勇于开拓创新,并因地制宜改良各环节设计,才完成了这台高效率激光器。

中国第一台红宝石激光器,图源《王之江院士:浅谈中国第一台激光器的诞生》

上世纪70年代,王之江还领导完成了高能量、高亮度钕玻璃激光系统。他在这项工作中解决了一系列理论、技术及工艺问题,对于中国激光科学技术的发展起了积极作用。此后,他还倡议和具体领导了中国“七五”攻关中激光浓缩铀项目,领导建成我国第一台拉曼自由电子激光器,领导国家重大项目激光同位素分离的研究任务,建成大型激光-光学链系统。

1988年7月,在“国际激光材料与激光光谱专题会议”上,美国光学学会主席授予王之江“美国光学学会特别会员”荣誉称号。美国光学学会特别会员须有5名以上有名望的科学家的荐书,只授予那些在光学和激光领域作出显著贡献的科学家,其数额为美国光学学会正式会员总数的十分之一。王之江是获得这项殊荣的第一位中国大陆学者。

王大珩曾给予王之江非常高的评价:“王之江在我的学生中是最著名的,也是在学术上贡献最大的一个。”

王之江(左三),图源《光学设计,现代光学仪器的灵魂》

1991年,王之江当选为中国科学院学部委员(院士)。王之江的科学贡献,特别是在中国应用光学学科体系的建立、中国激光科学的开创方面,得到了国内外光学界的广泛认可。正是以他为首的中国激光创业者克服了科技基础薄弱、研究工作物质条件差等困难,艰苦奋斗、锐意创新,才开辟并推动了中国的激光事业,并在中国科学技术发展史中写下了浓墨重彩的一笔。

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页面更新:2024-03-09

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