许祖彦:孜孜“追光”六十年(讲述·弘扬科学家精神)
许祖彦近照。
高伟男摄
人物名片
许祖彦:物理学家,激光技术专家,中国工程院院士。他发明多种激光波长的调控技术,实现了从深紫外到中红外波段宽调谐激光输出;成功合作研制出深紫外固态激光源前沿装备,使我国成为世界上唯一能够研制实用化、精密化深紫外全固态激光源的国家,开拓了深紫外波段先进科学仪器的新领域;他领导团队在国内率先实现红、绿、蓝三基色全固态激光投影显示,推动了我国大色域显示技术的发展。
北京冬奥会闭幕式上,“折柳寄情”的场面至今令人记忆犹新:一棵由激光组成的“参天大树”在舞台中央拔地而起,无数条光束透过主火炬台,穿云破雾、直达天际。这棵“大树”应用的是我国自主研发的“真激光”技术,其背后凝结的是一位82岁的激光技术专家孜孜“追光”60年的奋斗成果。他就是中国工程院院士、中国科学院理化技术研究所(以下简称理化所)研究员许祖彦。
“激光就是一项支撑技术,困难再大,我们也要自己做”
许祖彦的办公室陈设简单,最显眼的就数墙上写得满满的白板和角落里的那台激光电视了,“这边是基础,那边是应用。”许祖彦轻触遥控器按键,激光电视清晰的画面便投射到墙壁上。它看上去要比普通家用投影仪大一些,即使在正午强烈自然光的照射下,画面的色彩也没受太大影响。
许祖彦解释,激光显示是以红、绿、蓝三基色激光为光源,通过调控三色激光强度比、总强度和强度时空分布进行显示的。它能够精准控制在人眼的“最佳视觉感知区”,“看久了眼睛也不会有明显的疲劳感。”许祖彦让记者坐到激光电视前的沙发上,自己却拉来一把小椅子。许祖彦说,自己习惯坐硬板凳。而研究激光的这条“硬板凳”,他一坐就是60年……
在组成物质的原子中,有不同数量的粒子(电子)分布在不同的能级上,在高能级上的粒子受到某种光子的激发,会从高能级跳(跃迁)到低能级上,辐射出与激发它的光相同性质的光。在某种状态下,能出现一个弱光激发出一个强光的现象。这就是“受激辐射的光放大”,简称激光。
上世纪60年代初,许祖彦进入中国科学院物理研究所(以下简称物理所)陈春先研究小组工作。当时,国际上对激光的研究刚兴起,物理所也着手开展激光研究。
1964年,许祖彦在刚建成的50万焦耳闪光灯泵浦固体激光实验室内,使用两根1米长的红宝石晶体,在液氮温度下的自由震荡运转,产生了3000焦耳的激光脉冲,击穿了1厘米厚的钢板;此后不久,他们又使用隐花菁染料对红宝石激光调Q(一种实现激光“脉冲输出”的手段),实现了500兆瓦巨脉冲输出,用5厘米透镜聚焦电离击穿空气,产生等离子体线。
“起初,我们的工作条件很差。”许祖彦回忆,没有合适的闪光灯电源,他就用8千瓦的废旧高频感应炉改装。“我从没见过这么大功率的电器,也找不到图纸。”许祖彦在实验室的板凳上睡了3个月,数清一条条高频炉电线,画出电路图,又用了1个月改造出50万焦耳闪光灯电容器充电电源。为了防止强放电击穿电容器导致爆炸,他还研发了特种保险丝。“一间300平方米的平房,就是我们的实验室,里面堆满了一人高的大电容器。”许祖彦说,“实验室里夏热冬冷,白天听鸟鸣,夜晚蛐蛐唱,但在这里取得的成果,为后来的许多应用打下了坚实的基础。”