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张书练:四十光阴驹过隙,初心还似少年时 | CLP和我
发布时间:2024-05-23浏览次数:19

中国激光杂志社成立15周年系列故事:

中国激光杂志社是我的老朋友,由《中国激光》起,几十年支持了我的研究,很高兴借此机会做一回顾。

文/清华大学 张书练

往事四十二年

搞研究,离不开四方面:思想,经费,研究,杂志。杂志是传播我们研究成果的最主要通道,也是学习他人,积累知识,激发灵感的源泉。这几年拷问“四唯”,反对唯论文、唯职称、唯学历、唯奖项。“唯”当然是不好的,“唯”会导致粗制滥造,形成凑数,造假的风气,但发表成果是科学家的社会责任。有了汤斯和肖洛的论文,才有了梅曼的红宝石激光器和贾范的氦氖激光器。 

我与中国激光杂志社的合作始于四十二年前,我的第一篇文章就是在《中国激光》(1982, 9(4): 247)上发表的。那是我的硕士课题的一部分工作,题目是《热膨胀法测量He-Ne增益管正柱区的气体温度》(点击题目查看论文)。当时,发表论文不是热门的事,可有可无。但我却看重发表,研究的目的是把未知变已知,研究而不发表,研究的目的在哪里?稿子写好了,投哪家刊物呢?我选择了《中国激光》,当时,我自认为是一流的工作,需要在一流杂志上发表。稿子投出去了,很兴奋,但心情惴惴,能被《中国激光》看中吗?当我接到修改通知时,鞋子落地,至今我还能想起当年的心情。在苏州交流会上,高伯龙教授看到这篇论文,很是称赞,他是一个强调研究为用的人。

回顾起来,《中国激光》接收我的第一篇论文发表,是给我明了路,壮了胆,增强了自信。

之后,我根据研究生阶段对环形激光的了解,想到环形激光不仅可以作为陀螺,如改变激光谐振腔的结构也能测量弱磁场,这成为几个博士生和本科生的课题。于是,有了《光学学报》1986, 6(6): 543  和1988, 8(12): 1133的文章。这方面的思想和实验结果,我至今念念,等待磁光玻璃材料法拉第系数(Faraday coefficient)的提高(或对光损耗的减小)。只要铽玻璃的光吸收减小一半,环形激光测量磁场就能实际应用。期待我本人和我们的杂志《光学学报》有好运,今后某时,有人重启这一研究。科学历史本来如此,盖伯的全息照相发表40年后才获得应用,迈克耳孙干涉仪在激光问世后才广泛应用,我们为什么不能期待呢!

期许中,还得开新路,我把研究从“环形”激光转为“线形”激光,把环形激光利用激光谐振腔内各向异性元件的思路,在线性激光器内引入晶体元件,开始了三十多年的研究历程。三十多年里,研究了十几种仪器,特别之处就是“激光器就是仪器,仪器就是激光器”。

时逢改革开放兴起,在国外杂志上发表论文渐成主要目标,上SCI成为潮流。我的团队在国外刊物上发表了两百计的SCI论文,还受OPN(Optics and photonics News)邀请发表了News。但是,凡是我的课题组的重要进展,一定要在国内刊物上,特别是《光学学报》《中国激光》《激光与光电子进展》发表

氦氖激光器是成熟激光器。在先进制造的高精密测量领域,特别是光刻机发展和机床检定等领域,氦氖激光器具有不可替代性。我希望氦氖激光器能输出比塞曼效应激光器更大的频率差,更高的功率。研究过程中,我们观察到未见报道的深层现象,这是没有预料到的,真是碰上了运气。这些现象在《中国激光》《光学学报》上发表了5篇文章,报道了双折射和旋光性共同作用决定的激光频率分裂大小和偏振方向,组合起来较为全面的揭示了激光器频率分裂的畸变,偏振面旋转和模竞争的规律。相关的5篇文章是:《光学学报》1995, 15(5): 548;《中国激光》1995, 22(1): 40;《光学学报》1996, 16(1): 32;《光学学报》1996, 6(6): 716;《光学学报》2001, 28(6): 509。我们团队另一个方向是研究激光器的回馈。发表了较多论文,而在这一领域的开场篇就是在光学学报2004, 24(3): 418上发表的。审稿人给了很高的评价。今天回头看,这一开场,鼓舞了我也鼓舞了我的研究生们。之后,成果出的很快,我课题组持续地研究,引领了激光回馈的发展。

鼓励我的长文,助推科学研究

作为在激光和精密测量交叉技术的研究者,我很荣幸,四次被《激光与光电子学进展》《光学学报》邀请,综述我的课题组研究成果,撰写发展规划。编辑部放开让我写,“不嫌长”,“不收费”。这样的待遇,推动我前行。

2007年初,《激光与光电子学进展》邀请我为“国家中长期发展规划”专栏写一篇稿子,建议题目是“正交偏振激光器发展”。因为当时我已经接受OPN《Optics and photonics News》同样内容的约稿,我建议以“激光回馈技术发展”为题写一篇,并且我对编辑保证:高度和丰富程度不亚于“正交偏振激光器”。审稿很认真,终审提了4条共500字的意见,如:激光回馈看起来是“坏事”变成好事,要补充一些这个现象的规律性内容,并启发我以激光散斑坏事变好事为例。又如:激光回馈现在做了什么,将来能做什么?等等。我一一做了修改,自然改进不少。

2004年,我们连续在《自然科学进展》连发三篇文章,介绍正交偏振激光“器件”“现象”和“应用”。过了七年,到2011年,利用激光器正交偏振和激光腔调谐现象实现了“激光器纳米测尺”等基于激光器正交偏振的仪器,“激光器就是仪器,仪器就是激光器自身”。我认为我们全面掌握了激光模分裂,模正交性,模的竞争过程以及怎样应用它们创造出新原理的仪器,有必要全面向学术界介绍这一工作,回答深入思考的学者们的疑问。于是,我到上海面见了中国激光杂志社杨蕾老师,探问能不能发表较长的总结性的文章。杨老师和编辑部的几位老师和我交谈了许久。我们交谈得很高兴。杨蕾老师说文章多长都行,不收版面费。这就是2011年《激光与光电子学进展》的长17页的文章《正交偏振双纵模激光器腔调谐物理效应》。

赵建林教授是我的老朋友,他多次作为国家重点实验室评估负责人之一评估我们实验室(精密测试技术及仪器国家重点实验室),面对面严肃向我提问实验室建设的各种问题,相当铁面。2022年中国光学学会学术大会(广州)开会期间,老朋友见面聊天。他话题一转,邀我为《光学学报》写一篇文章。这就是《光学学报》2023, 43(1): 0114004的特约,亮点文章。

初审意见,要我增加双折射双频激光器不能产生小于40 MHz频率差的理论依据和实验数据,我补充了这部分内容,这的确是研究的一个亮点,国外的学者也问过这一问题。终审时,赵建林老师做了多处修改。发表的题目是《双折射双频激光器及干涉仪的关键和全链条技术》。在此,有必要解释为什么“全链条”。1985年,我仅是想出方法,让激光器输出比塞曼激光器频率差大的激光振荡,使双频激光干涉仪有更大的测量速度和功率。但方法需要落实在激光器内,而国内仅生产吹制式的氦氖激光器,性能指标赶不上国外的组装式激光器,卡脖子了,只能自己研发。有了自产的组装式激光器后,在激光腔内置入已成功的由双折射产生双频的技术,即完成双折射双频激光器。有了激光器,还得研发干涉仪,最终才能知道效果……于是,形成了一个技术链条。酸甜苦辣,才懂了技术落到实处的艰难。发明创新难,但落到实用处也路阻且长。

2023年在《激光与光电子学进展》上发表《微片激光准共路-调频回馈干涉仪关键技术研究》(2023, 60(3):0312007),总结了一个博士研究生从2002开始历经11年约十几位博士,硕士和工程师的研究成果。我相信,这一成果会有广泛应用。或许,这一文章初审,可能累坏了审稿专家。他们对照迈克尔逊干涉仪提出了修改意见。专家的提问让我看到了文章的表述缺陷,主要是没有为读者考虑,为读者做好铺垫。特别是,“微片激光器调频回馈干涉仪”较为偏僻冷门,要想读者理解,需要把背景说透彻。我按审稿专家的思路做了修改。 

与光电汇的互动

第一次,我对一位学者在光电汇上的介绍激光特性提了些看法,于是结交了光电汇。光电汇要我写一个“3分钟了解……”的稿子。我写了一篇,嫌我写得不够通俗,我又舍不得砍,于是改了题目,有了发表的“3分钟了解激光干涉仪——最精密的尺子”(2021-07-07)。

2023年1月30日接到光电汇通知,我牵头研发投产的“双折射双频激光干涉仪的关键和全链条技术”入选“中国2022中国十大光学产业技术”。这是我成果中落到实处,应用成气候的一个。

从我在《中国激光》发表第一篇文章开始,已经过去了42年,读杂志、写文章都离不开我们的杂志。感谢中国激光杂志社一路陪伴和支持,使我、我的同事、我的学生们的研究结果传向四方。希望我们的工作经得住时间考验,能“功在当代利在千秋”否?

以上文章转载自:传承辟新的 中国激光杂志社  



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