國防科技大學(xué)緊貼教學(xué)科研實際加強(qiáng)作風(fēng)建設(shè),把從嚴(yán)治校、從嚴(yán)治學(xué)、從嚴(yán)治教的成效體現(xiàn)在出人才出成果上。今年以來,該校確定的17項重大科技創(chuàng)新工程相繼取得突破,啟動的“學(xué)科交叉中心”等21個項目進(jìn)展順利,一批中青年教學(xué)科研骨干呈現(xiàn)良好發(fā)展勢頭。特別是在高性能計算、衛(wèi)星導(dǎo)航、軍事航天、超精加工、激光技術(shù)等領(lǐng)域取得一系列重大突破。
國防科技大學(xué)是國防部和教育部雙重領(lǐng)導(dǎo)下的國家重點綜合性大學(xué),列入國家“985工程”和“211工程”的重點建設(shè)。學(xué)校的前身是1953年創(chuàng)建于黑龍江省哈爾濱市的軍事工程學(xué)院,簡稱“哈軍工”。1970年學(xué)校主體南遷長沙,改名為長沙工學(xué)院,1978年改建為國防科技大學(xué)。學(xué)校位于中國湖南省長沙市,占地總面積373公頃。
經(jīng)過50多年的建設(shè)與發(fā)展,學(xué)校成為一所涵蓋理學(xué)、工學(xué)、軍事學(xué)、管理學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)、哲學(xué)、文學(xué)、教育學(xué)、法學(xué)、歷史學(xué)等10個學(xué)科門類的綜合大學(xué)。學(xué)?,F(xiàn)有10個學(xué)院,下設(shè)40多個系、所、實驗室,其中有國家重點實驗室4個、教育部重點實驗室1個。以10個國家重點學(xué)科為代表的部分學(xué)科領(lǐng)域處于國內(nèi)領(lǐng)先水平。在2007-2009年全國一級學(xué)科整體水平評估中,計算機(jī)科學(xué)與技術(shù)、信息與通信工程、系統(tǒng)科學(xué)、光學(xué)工程、管理科學(xué)與工程、航空宇航科學(xué)與技術(shù)等6個學(xué)科進(jìn)入前5名。
國防科技大學(xué)在激光領(lǐng)域走在世界前沿,特別是在光纖激光器相干合成方面以及環(huán)形激光器方面,接下來OFweek激光網(wǎng)將帶你看國防科大在激光領(lǐng)域的相關(guān)進(jìn)展:
一、2011年國防科大研制出世界首臺千瓦級光纖激光相干輸出系統(tǒng)
國防科技大學(xué)2011年6月14日宣布,他們研制成功我國首臺“千瓦級光纖激光相干合成試驗系統(tǒng)”,系統(tǒng)輸出總功率達(dá)1.5千瓦,而此前國際上此類系統(tǒng)的最大輸出功率僅為725瓦。相關(guān)專家指出,該系統(tǒng)是國際上首次實現(xiàn)光纖激光千瓦級相干合成輸出,其綜合性能達(dá)國際先進(jìn)水平,在相干合成輸出功率、寬帶和多波長激光相干合成技術(shù)等方面處國際領(lǐng)先地位。
光纖激光相干合成是利用光纖激光器光束質(zhì)量好、轉(zhuǎn)換效率高、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點,通過相位控制等方法將多根光纖激光器“捆梆”起來,從而實現(xiàn)“步調(diào)一致”的高功率、高質(zhì)量激光輸出,是獲得高能激光的一種重要手段,也是當(dāng)前世界激光領(lǐng)域的一個研究熱點,但由于系統(tǒng)復(fù)雜,研制難度很大,少有大輸出功率成果。
國防科大劉澤金教授率領(lǐng)課題組經(jīng)過多年研究,發(fā)明了基于隨機(jī)并行梯度下降、單頻抖動等兩種光纖激光相干合成相位控制方法,建立了描述相干合成陣列激光的傳輸通用模型和傳輸方程,提出了相干合成光束質(zhì)量評價指標(biāo),掌握了一系列擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的核心關(guān)鍵技術(shù)。今年5月,課題組研制的“千瓦級光纖激光相干合成試驗系統(tǒng)”,實現(xiàn)了9路光纖激光相干合成,系統(tǒng)輸出總功率達(dá)到1.5千瓦,光—光轉(zhuǎn)換效率達(dá)到75%,各項技術(shù)指標(biāo)均達(dá)國際最高水平。系統(tǒng)具有輸出功率大、光束質(zhì)量高、散熱效果好、系統(tǒng)成本低等特點。
課題組先后在《應(yīng)用物理快報》《光學(xué)快訊》等國際著名期刊和學(xué)術(shù)會議上發(fā)表論文121篇,其中SCI收錄82篇,其階段性成果“光纖激光相干合成技術(shù)”入選2009年中國光學(xué)重要成果。
二、2013年國防科大突破高功率光纖激光技術(shù) 功率超國外3.6倍
近日,國防科技大學(xué)光電科學(xué)與工程學(xué)院某課題組突破了光纖后處理、光纖盤整體冷卻、寬波段光纖色散特性測量和光纖模式控制技術(shù)等具有自主知識產(chǎn)權(quán)的核心關(guān)鍵技術(shù),研制出“高平均功率近紅外全光纖超連續(xù)譜光源”,平均功率超過了國際同類研究的3.6倍,入選“2012年中國光學(xué)重要成果”。
1、國防科技大學(xué)光電科學(xué)與工程學(xué)院
國防科技大學(xué)光電科學(xué)與工程學(xué)院成立于2004年6月,下設(shè)光電工程系、光信息科學(xué)與技術(shù)系、定向能技術(shù)研究所。學(xué)院以光電技術(shù)在國防現(xiàn)代化中的重要作用為牽引,主要從事國防現(xiàn)代化建設(shè)中的關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)研究和光電學(xué)科領(lǐng)域的科學(xué)研究、工程技術(shù)應(yīng)用以及高素質(zhì)人才的培養(yǎng)工作。
光電工程系現(xiàn)有中國工程院院士1人、教授4名、博士生導(dǎo)師4人,擁有1個光學(xué)工程博士后流動站,主要研究方向為光電檢測技術(shù)、光學(xué)元件加工工藝學(xué)、薄膜光學(xué)與技術(shù)、新型激光器技術(shù)和激光陀螺在慣性導(dǎo)航系統(tǒng)中的應(yīng)用,在光學(xué)加工技術(shù)、薄膜光學(xué)與技術(shù)等領(lǐng)域的研究水平居國內(nèi)領(lǐng)先。1994年研制成功的“全內(nèi)腔綠(黃、橙)光He-Ne激光器”獲國家科技進(jìn)步二等獎。
目前學(xué)院形成了以光學(xué)工程一級國家重點學(xué)科為主干,涉及物理電子學(xué)、聲學(xué)等多個學(xué)科的學(xué)科群?,F(xiàn)擁有1個光學(xué)工程博士后科研流動站、6個二級學(xué)科博士點、7個二級學(xué)科碩士點,3個本科專業(yè)。
光學(xué)工程一級學(xué)科是“十一五”國家重點建設(shè)學(xué)科,在2006年全國光學(xué)工程學(xué)科評估中綜合排名第四,主要研究方向有:激光陀螺技術(shù)、高能激光技術(shù)、光纖傳感技術(shù)、納米光子學(xué)、光電儀器與測控技術(shù)、自適應(yīng)光學(xué)等,其中激光陀螺技術(shù)、高能激光技術(shù)研究方向處于國內(nèi)領(lǐng)先水平,部分達(dá)到國際先進(jìn)水平。物理電子學(xué)二級學(xué)科是“十一五”湖南省重點建設(shè)學(xué)科,主要開展高功率微波與自由電子激光、強(qiáng)流相對論真空電子學(xué)、微波等離子體理論與應(yīng)用、高電壓與脈沖功率技術(shù)等方面研究。聲學(xué)學(xué)科主要開展強(qiáng)聲技術(shù)和水聲工程方面的研究。學(xué)院科研實驗條件優(yōu)良,擁有2個“985工程”二期科技創(chuàng)新平臺、1個光子/聲子晶體技術(shù)教育部重點實驗室和光電技術(shù)等12個高水平專業(yè)實驗室。
2、劉澤金課題組
劉澤金,1963年出生,軍用光學(xué)專業(yè)博士畢業(yè)?,F(xiàn)任:國防科技大學(xué)光電科學(xué)與工程學(xué)院院長、教授、博士生導(dǎo)師,國務(wù)院學(xué)位委員會第六屆學(xué)科評議組成員,中國光學(xué)學(xué)會常務(wù)理事,國家863計劃8領(lǐng)域?qū)<椅瘑T會副主任,某973項目首席科學(xué)家。長期從事高能激光技術(shù)研究,已公開發(fā)表學(xué)術(shù)論文120余篇,獲得國家科技進(jìn)步一、二、三等獎各1項,軍隊和部委級國家科技進(jìn)步一等獎7項,獲發(fā)明專利授權(quán)9項。
國防科大劉澤金教授率領(lǐng)課題組經(jīng)過多年研究,發(fā)明了基于隨機(jī)并行梯度下降、單頻抖動等兩種光纖激光相干合成相位控制方法,實驗中發(fā)現(xiàn)了寬譜(約30GHz的譜線寬度)激光也能實現(xiàn)部分相干合成的物理現(xiàn)象,提出了用非單頻激光進(jìn)行相干合成的技術(shù)路線,闡明了寬譜、多波長激光相干合成的物理機(jī)制。建立了描述相干合成陣列激光的傳輸通用模型和傳輸方程,提出了相干合成光束質(zhì)量評價指標(biāo),掌握了一系列擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的核心關(guān)鍵技術(shù)。
2011年5月,劉澤金率領(lǐng)課題組研制的“千瓦級光纖激光相干合成試驗系統(tǒng)”,實現(xiàn)了9路光纖激光相干合成,系統(tǒng)輸出總功率達(dá)到1.5千瓦,光—光轉(zhuǎn)換效率達(dá)到75%,各項技術(shù)指標(biāo)均達(dá)國際最高水平。系統(tǒng)具有輸出功率大、光束質(zhì)量高、散熱效果好、系統(tǒng)成本低等特點。這一輸出功率為目前已知的該領(lǐng)域國際最高水平。
用優(yōu)化算法能夠?qū)崿F(xiàn)寬譜和多波長激光部分相干合成的這一科學(xué)新發(fā)現(xiàn),打破了此前只有窄譜激光才能實現(xiàn)相干的認(rèn)識。
他們進(jìn)一步深入研究了該發(fā)現(xiàn)的物理機(jī)制,為新一代大功率光纖激光系統(tǒng)的研制奠定了理論基礎(chǔ)。其研究成果于2009年在美國出版的國際光學(xué)領(lǐng)域著名學(xué)術(shù)期刊OpticsLetters上以封面圖示文章發(fā)表,在國際激光學(xué)界中引起廣泛關(guān)注。
他們和美國學(xué)者各自獨立提出將基于隨機(jī)并行梯度下降優(yōu)化算法用于光纖激光相干合成的技術(shù)方案,并單獨提出了用于光纖激光相干合成的單頻抖動相位控制方法,這兩種方法都成功實現(xiàn)了“不同波長激光束的同步自動對齊”,解決了相干合成時相位控制的技術(shù)難題,獲得了高質(zhì)量的穩(wěn)定激光輸出,使目前光纖激光相干合成主動相位控制方法達(dá)到4種,得到國際激光領(lǐng)域同行的贊許。
與此同時,劉澤金等還提出了相干合成光束質(zhì)量評價方法,解決了過去常用的光束質(zhì)量評價標(biāo)準(zhǔn)不能對相干合成光束進(jìn)行很好描述的問題,被學(xué)術(shù)界認(rèn)可和采用。美國定向能協(xié)會出版的《高功率光纖激光器導(dǎo)論》一書采用了該方法,稱其是“孔徑填充相干陣列光束質(zhì)量的最佳測試方法”,總裝備部光電子技術(shù)專業(yè)組推薦其為我國相干合成激光光束質(zhì)量評價準(zhǔn)則。
近年來,該課題組在AppliedPhysicsLetters、OpticsLetters、OpticsExpress和光學(xué)學(xué)報等光學(xué)領(lǐng)域國內(nèi)外著名學(xué)術(shù)期刊上發(fā)表論文121篇,其中SCI收錄82篇。其階段性成果“光纖激光相干合成技術(shù)”入選了“2009年中國光學(xué)重要成果”。
三、國防科大攜手地方單位成立大功率光纖激光協(xié)同創(chuàng)新中心
大功率光纖激光協(xié)同創(chuàng)新中心2013年4月12日在長沙成立。國防科技大學(xué)光電科學(xué)與工程學(xué)院攜手清華大學(xué)精密儀器與機(jī)械學(xué)系、中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所,將通過建立技術(shù)聯(lián)盟、共享儀器設(shè)備、聯(lián)合培養(yǎng)人才等形式,圍繞突破光纖激光核心關(guān)鍵技術(shù)開展協(xié)同創(chuàng)新,研制開發(fā)具有世界先進(jìn)水平的光纖激光器,改變我國高功率光纖激光器依賴進(jìn)口、核心技術(shù)和知識產(chǎn)權(quán)受制于國外的狀況,促進(jìn)我國光纖激光技術(shù)水平的整體提升和可持續(xù)發(fā)展。
據(jù)悉,光纖激光是激光技術(shù)研究的前沿課題,在光通訊、激光加工、激光醫(yī)學(xué)、生物技術(shù)等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
四、國防科技大學(xué)創(chuàng)新團(tuán)隊故事:環(huán)形激光器攻關(guān)30年
研制高質(zhì)量的環(huán)形激光器是激光領(lǐng)域一個世界性難題,上世紀(jì)60年代,美國等西方各國紛紛開始投入大量人力物力用于環(huán)形激光器的研制,以應(yīng)用于航空航天導(dǎo)航和精確制導(dǎo)。西方的研制雖然已經(jīng)取得進(jìn)展,但實行嚴(yán)格技術(shù)保密,我國一開始雖有10多家單位開展此項研究,因技術(shù)難度太大先后下馬,而國防科大光電科學(xué)與工程學(xué)院的專家卻“咬定青山不放松”,板凳甘坐30年冷,矢志攻關(guān),硬是拿下了這個世界性難題,使我國成為世界上繼美、法之后第三個獨立掌握這項技術(shù)的國家。
最初的激光實驗室是由一間舊食堂改建的,由于激光器檢測要求嚴(yán)格,實驗室要保持一定的潔凈度,必須封閉。專家們就在這個夏天像“火爐”,冬天像“冰窿”的“大悶罐”里開始了攻關(guān)。
1978年,他們研制完成了第一代實驗樣機(jī)。但科研帶頭人高伯龍清醒地認(rèn)識到,從實驗樣機(jī)走向?qū)嵱?,還需進(jìn)行工程化處理,這一步甚至更難。因為激光器的反射膜片質(zhì)量要求非常高,這個問題解決不了,產(chǎn)品的性能就上不去。國內(nèi)的工藝水平特別是光學(xué)鍍膜水平,與國外發(fā)達(dá)國家差距甚大。而美國對這項技術(shù)都感到困難重重,我國的研制難度有多大,可想而知。因此,10年內(nèi)很難突破關(guān)鍵技術(shù),要有打持久戰(zhàn)的思想準(zhǔn)備,
果然,環(huán)形激光器的工程化,就被卡在鍍膜問題上。望著一片片報廢的膜片,一些人產(chǎn)生了悲觀情緒,向高伯龍說:“工藝上不去,我們干也白干,還是早早收場算了。”
高伯龍也意識到研制工作的確面臨很大的困難,但能就此放棄嗎?國內(nèi)目前就只剩下國防科技大學(xué)一家單位研制環(huán)形激光器了,如果不搞下去,它就會徹底夭折,我國的環(huán)形激光器技術(shù)水平將與國外越拉越遠(yuǎn)。此時,大家只有一個信念:不管遇到多大的困難,也要干出中國的環(huán)形激光器。因為他們清楚,不干,就會給國家留下空白,將來就可能因此受制于人。
為了突破工藝技術(shù)這道難關(guān),高伯龍不得不放棄多年的理論研究,專攻基礎(chǔ)工藝。經(jīng)過數(shù)年艱辛探索,他們成功地研制出我國第一臺激光高精度全程測量設(shè)備DF透反儀,改進(jìn)了環(huán)形激光器實驗樣機(jī),解決了大量理論和技術(shù)工藝問題,為進(jìn)一步研制、生產(chǎn)環(huán)形激光器提供了技術(shù)基礎(chǔ)。
在此基礎(chǔ)上,高伯龍根據(jù)我國的工藝技術(shù)水平,提出了某型號環(huán)形激光器研制方案。此型號環(huán)形激光器,在國內(nèi)是首創(chuàng),在國外也沒有先例,沒有任何資料可以借鑒,全憑自己去探索。高伯龍采取先進(jìn)行理論探索、再全力攻關(guān)工藝技術(shù)的方法,組織科研人員在鍍膜理論、改造鍍膜機(jī)、監(jiān)控、檢測等方面,展開全面攻關(guān),取得了多方面的進(jìn)展。
1993年年底,攻關(guān)進(jìn)入關(guān)鍵時期,距離有關(guān)部門的時間要求只有一年了。
高伯龍毫不含糊地立下“軍令狀”:保證按期交出工程樣機(jī)。
經(jīng)歷五個多月的研究,他指導(dǎo)的剛畢業(yè)的一位博士終于摸索出了一套嶄新的鍍膜方案,鍍出的膜片順利通過了試驗。
為了檢驗?zāi)て?,高伯龍決定利用該項鍍膜技術(shù),先做一支全內(nèi)腔綠色激光管,結(jié)果用了一周時間便完成了,而且一次發(fā)光,使中國成為繼美國、德國之后第三個掌握此技術(shù)的國家。
某型環(huán)形激光器的一切難題迎刃而解!1994年11月,我國第一個環(huán)形激光器順利通過國家鑒定。在此基礎(chǔ)上,他們又相繼攻克了一系列基礎(chǔ)理論和核心關(guān)鍵技術(shù),掌握了擁有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的環(huán)形激光器研制生產(chǎn)技術(shù)。
成功的背后是常人無法想像的艱辛。30多年來,團(tuán)隊成員每年平均加班達(dá)1500個小時,多的達(dá)到2000小時以上,一年相當(dāng)于普通人3年的工作量。高伯龍常年哮喘,疲勞后發(fā)作會更厲害。為了不影響工作,他長期超劑量服用藥物,靠超劑量藥物支撐著疾病纏身的軀體。
正是靠著這股堅韌執(zhí)著的精神,他們一步步將我國的環(huán)形激光器技術(shù)推向了國際前沿。如今,他們研制的環(huán)形激光器,已形成多種型號批量生產(chǎn)能力,打破了國外在這一領(lǐng)域的封鎖壟斷,有效滿足了我國航空、航天、航海和部隊信息化建設(shè)緊迫需求。
(審核編輯: 智匯李)
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