大气光学的执着追寻者
讲述者:退休职工、梦园党支部党员周军,原安光所研究员
第一期:科研启航——从补课学习到首次探测
(一)初入安光所与基础锤炼
1972年2月的一天,我接到了分配到中国科学院安徽光学精密机械研究所的通知。怀揣着激动与憧憬,我骑着自行车,花了近一个半小时,终于来到了安光所的北大门,自此开启了我的科研生涯。
入所后,我与其他十多位64、65级同学一起深切感受到,所里对我们这批未完成完整大学教育历程的年轻人,给予了悉心的关怀与殷切的期望。所里特地为我们举办了培训班,系统地补授光学、电子学、激光物理学等专业基础课程。那段时间,我们过着教室、食堂、宿舍三点一线的生活,心无旁骛,刻苦钻研。半年多的学习,为我未来的科研工作打下了较为坚实的根基,我内心充满了对所里和对老师们的感激。
培训结束后,我被分配到第二研究室,即激光大气传输研究室。这个室汇聚了龚知本、温景嵩、谭锟等一批优秀的学术带头人,科研氛围非常浓厚。我为自己能在这样的环境中工作感到由衷高兴。
室里安排我进入大气衰减组,在吴际华老师的指导下,我独立承担了“太阳光整层大气衰减特性的测量”实验。从此,我便与太阳结成了伙伴,日出而作,日落而息,积累了合肥地区太阳光晴空大气衰减的第一手资料,迈出了科研生涯的第一步。
(二)系留气球实验与生死考验
1973年春季,我参加了室里组织的系留气球测量激光斜程大气衰减实验,负责人是谭锟老师。我们的任务是用一个直径4米、充灌氢气、表面镀有铝膜的系留气球作为激光的反射靶标,将其悬浮在10米至2000米的高度,测量1.06微米激光在大气斜程路径上的衰减。
这次实验让我经历了一次生死考验。一天夜晚,我们四人正牵着系留气球绳索走向实验场地,气球意外撞上了六千伏的高压电线。瞬间,刺眼的蓝色弧光在我们头顶闪耀,整个董铺岛陷入一片漆黑。万幸的是,绝缘的尼龙绳和厚实的气球救了我们,让我们仅与死神擦肩而过。至今回想起来,仍感后怕。
尽管充满危险,实验最终还是成功了。与此同时,组内其他同事也同步开展了激光水平传输及透雾性能等大量实验。经过数年积累,我们的研究取得了重大突破。这项凝聚了无数心血的成果,在1978年的全国科学大会上荣获了“重大科技成果奖”,这是我们中国大气科学工作者自主测量的宝贵数据,令我倍感自豪。
(三)“回炉”深造与转向新领域
在安光所工作近两年后,我深感自身数理基础和英语水平的不足,这让我在深入科研时倍感压力。恰在此时,中国科学技术大学开办了“回炉”教师进修班,所里决定派我们脱产学习。我如获至宝,立即申请并获得批准。
在进修班,我们系统学习了理论力学、量子力学、数理方法等核心课程,并强化了英语。这段学习经历极大地提升了我的理论素养,为我后续的科研突破奠定了坚实的基础。
学成归来后,研究室进行了调整,我加入了龚知本老师领导的强激光非线性热晕效应研究课题组。在龚老师的指导下,我们团队在国内率先开展了该领域的理论与实验研究,为后来与成都光电所的激光自适应光学校正技术的合作研究打下了基础。
(四)激光雷达的创业与硕果
随着研究深入,室里的目标转向了更精细的大气探测。1980年,成立了以谭锟老师为组长的激光雷达课题组,旨在建立探测大气气溶胶的激光雷达系统。
我有幸在1987年至1989年间,被派往美国NOAA的波传播实验室做访问学者。在Freeman教授指导下,我系统学习了激光雷达数据处理方法,研究成果发表在《Applied Optics》等国际期刊上,开阔了国际视野。
回国后,正值课题组建设国内首台大型平流层气溶胶激光雷达(L625)的关键时期。在胡欢陵老师的带领下,我们全组日夜奋战,攻克了一个个技术难关。当胡老师宣布激光雷达运行正常、数据可靠的那一刻,我们所有人都热泪盈眶,所有的辛苦都化为了成功的喜悦。
L625建成后不久,便迎来了机遇。1991年菲律宾皮纳图博火山猛烈喷发,我们利用L625对注入平流层的火山灰云进行了长达一年多的系统性监测,获得了129条宝贵的垂直分布廓线。这些数据被美国NASA采用,并在《Science Bulletin》等刊物和国际会议上发表。这项成果荣获中国科学院科技进步奖二等奖和国家科学技术进步奖三等奖。它表明中国的激光雷达技术已经在国际上赢得了重要一席,胡欢陵老师和我先后被国际激光雷达界同行选举为国际激光大气研究委员会(ICLAS)委员。
此后,我们的目光又投向了对流层。在国家支持下,我们成功研制了国内首台可移动式双波长米散射激光雷达(L300)。它在多次重大激光工程实验中发挥了重要作用,并积累了多种天气条件下对流层气溶胶消光的宝贵数据。探测结果在《Journal of Geophysical Research》等刊物及国际会议上发表。该项成果获得国家科技部的嘉奖,并与其他成果一道于2003年荣获国家科学技术进步奖二等奖。
回顾我的科研生涯,我深切体会到:科学就是数据,数据就是科学,数据推动着科学的发展。大气光学的发展需要借助于深入持久的大气探测数据。因此,必须进行长时间的激光在实际大气中传输的测量,并进行统计特征的分析和理论研究。
在安光所,我们形成了“科研人员提出需求、工程技术人员协同研发”的独特模式,自行研制了多种先进的大气探测激光雷达,这是纯研究单位或生产企业难以比拟的优势。
最终,我们将多年的研发成果与探测数据进行系统总结,编著成《激光雷达大气参数测量》一书出版发行,为大气光学研究留下了我们这一代人的探索足迹。