详述中国第一台激光器发明者之一、激光科学导师邓锡铭

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详述中国第一台激光器发明者之一、激光科学导师邓锡铭

2024-07-09 13:38| 来源: 网络整理| 查看: 265

     在东莞南城的东莞市科学技术博物馆正门广场上,矗立着五位“两院”院士的铜像,他们都是在我国及世界科学领域做出卓越贡献的东莞人,其中一位就是邓锡铭。

 

   从小热爱物理

   立志成为发明家

  1930年10月,邓锡铭出生在东莞桥头镇的邓屋村。他从小善于思考,喜欢动手做一些小发明。他曾说过:“少年时期,《少年爱迪生》和《伟人爱迪生》两部电影对我有极深的影响,把我引上了酷爱科学技术的道路。在小学四五年级的时候,就立志长大要读物理,做发明家。”

  他在青少年时代曾动手做了个铜丝刷子在香烟罐内转动摩擦,想借摩擦生电把小灯泡点亮。又自制水泵打出庭院水井里的水,通过竹竿流入二楼房间。在金鱼缸里做虹吸现象的实验。发明过“自动电锁”、“简易潜望镜”,还试图在自行车上装上小发动机。在高中学习物理课时,邓锡铭还自己归纳出比热和原子量的关系。

  青少年时期的幻想和实验培养了他对物理学的热爱和很强的动手能力,锻炼了他创新的思维和用物理直觉去思考问题的习惯,磨炼了他的顽强意志和不怕困难的性格。这些都为他后来进行科学研究打下了良好的基础。

             邓锡铭的家乡东莞桥头镇的邓屋村

 

  神光系列大型激光器缔造者

  我国激光科学事业领军者

  1965年,邓锡铭带领上海光机所的研究人员开始了高功率激光装置的设计及相关研究;1966年制定研制15种军用激光机等重点项目;1972年创造独具一格的光束传输流体模型,直观的描述光束的传输,出版了专著《有限束宽光动力学》。1974年,成功研制我国第一台多程片状放大器,把激光输出功率提高了10倍,中子产额增加了一个量级。

  1983年,美国提出“星球大战计划”。此时,邓锡铭正好在美国访问。得知这一消息后,他省出费用购买了一大批相关资料。回国后立即向王淦昌、王大珩作汇报。1986年,王大珩、王淦昌等科学家联名向中央提出《关于跟踪研究外国战略性高技术发展的建议书》。邓锡铭建议设法直接面交邓小平同志。同年3月5日,邓小平批示,国务院发出了《关于高技术研究发展计划》纲要的通知。不久,“国家高技术‘863’计划”开始组织实施,这是我国科技发展战略上的一个里程碑。“863”计划中,激光被摆在一个相对重要的位置。

  从上世纪80年代开始,邓锡铭领导神光高功率激光装置研究工作。1986年,百位科技人员历时数年,终于建成了“神光-I”装置。在十亿分之一秒瞬间的发电功率,相当于6600台30万千瓦的发电机,超过上世纪80年代末全国总发电功率。它连续运行8年,在激光核聚变等领域取得了具有国际一流水平的物理成果。“神光-I”成功后拿到了第一届“陈嘉庚”奖。此后,又获得1990年国家科技进步奖一等奖。这标志着在高功率领域中,我国已成为世界上具有这种综合研制能力的少数几个国家之一。

  在“神光-I”装置中,邓锡铭采用列阵透镜实现了大焦斑靶面均匀照明,并推广到X射线激光实验中线聚焦均匀照明方面,同样取得良好效果。根据他的思路研制的列阵透镜,光束均匀性达到世界先进水平,被国外同行称为“上海方法”。邓锡铭还带领研究团队对宽频带激光的产生及其在介质中的传输、宽频带激光与等离子体相互作用做了实验验证,并对其应用研究作了讨论。此成果荣获1987年中科院科技进步二等奖。

  上世纪90年代初,激光核聚变在“863计划”中立项,邓锡铭任国家高技术“863”计划“416”主题首届专家组成员。这时,邓锡铭又率领科研人员开始研制规模更大,性能更为先进的“神光-II”装置。在十亿分之一秒的瞬间,发射的光功率不亚于全世界电网发电功率总和。为此,邓锡铭付出了大量心血,从立项论证、组织协作到技术攻关都亲自过问,他是这项巨大工程的统帅。2006年1月9日,全国科学技术大会在北京人民大会堂隆重召开,上海光机所“神光-II高功率激光实验装置”荣获国家科技进步奖二等奖。目前,我国研制的“神光-II”装置,在规模上处于世界上正在运行的ICF装置的第4位。“神光-II”装置的光束质量及运行输出指标要求已与当今国际高水平的大型激光驱动器光束输出质量水平相当。它的建成与投入运行,标志着我国在这一领域的综合研究能力上了一个新的台阶,对解决人类未来能源问题及开拓国际最前沿的“高能密度物理”研究具有重要意义。

与激光结缘成为我国第一台激光器的发明者

 

  激光是“最亮的光”,亮度约为太阳光的100亿倍,被比喻为“最快的刀”、“最准的尺”。同计算机和半导体一样,都是影响人类的重大发明,在我们生活的很多领域都有激光的影子。1960年5月15日,美国人梅曼宣布获得了人类第一束激光,后来发明了世界第一台激光器,标志着人类开始进入激光时代。

  当时,30岁出头的邓锡铭在中科院长春精密机械研究所工作,美国发明激光器这个震动世界的消息让他对激光产生了浓厚的兴趣,他立即向领导汇报,表达自己想法。他提出:“美国人正在秘密进行新兴的激光科学研究,我们也应该展开这方面的工作。”他暗下决心,创造属于中国人的激光器,之后就开始了非常艰苦的摸索。由于激光是新兴事物,又属于光学领域,所以他用业余时间学习大量物理学和激光相关的资料,不分寒暑,废寝忘食。功夫不负有心人,经过一年多的努力,1961年9月,在他的组织和亲自参与下,我国第一台激光机——小球照明红宝石激光器诞生,拉开了我国激光研究的大幕。不久,他又主持研制成功我国第一台氦氖气体激光器,接着又提出了高功率激光“调Q开关原理”,使得我国的激光研究水平跃居世界前列。这样的巨大成绩竟是在短短三年间完成的,邓锡铭吃惊的科研能力及坚韧不拔的品质不得不让人感叹。

  为了使我国的激光研究能更进一步发展,邓锡铭向中央提出筹建我国第一个激光技术专业研究所的想法。1964年5月,他的建议获得了周恩来总理的批准,研究所设在上海,邓锡铭被任命为研究所的副所长,主持常务工作。这期间,在他的主持下,成功研制出功率更高的钕玻璃激光器。在激光束的聚焦点上,空气被击穿,光轴上出现一连串火球,使我国的激光研究又向前推进了一步。

                      我国第一台红宝石激光器

 

  开拓我国激光核聚变研究的新领域

  在邓锡铭的研究事业中,有一个人对他影响很大。这也是他在科学研究道路上的一位挚友——我国著名物理学家王淦昌。两个人长达30多年的友谊和合作缔造了一个激光研究的传奇。

  在我国第一台红宝石激光器发明后不久,著名物理学家王淦昌对激光这门新的科学也产生了浓厚的兴趣。他认为,如果能把激光和核物理结合起来,可以创造新的奇迹,并提出了“用激光打击氘冰产生中子”的设想,这个设想引出了激光核聚变的新学科。激光核聚变是利用强激光聚焦在核聚变的物质上,引起热核反应,从而获得源源不断的新能源,可以解决人类能源危机。

  1964年12月,王淦昌在北京开会,第一次遇见邓锡铭。王淦昌把他利用激光进行核聚变的想法告诉了邓锡铭,邓锡铭听后非常赞同,并提出要进行实验来证明。两个人一拍即合,顿时感觉相见恨晚。后来,王淦昌将自己十几页的论文稿交给邓锡铭,邓锡铭即向中科院领导汇报,立即得到赞同。至此,我国拉开了激光惯性约束聚变研究工程的序幕。

  王淦昌后来回忆道:“我把设想告诉了他,他眉飞色舞,非常高兴,并且想了很多办法,来增大入射激光的强度。我们就一起筹划进行试验,因为激光器建在上海光机所,实验室就设在那里,由邓锡铭组织人员进行研究。”从此,两个人开始了长达30多年的友谊和合作。

 

  呕心沥血 为祖国激光事业贡献一生

  邓锡铭有着严谨的工作作风,建造“神光-Ⅱ”装置时,从立项论证、组织协作到技术攻关他都亲自过问。对于关键实验现象一定能以他的方式验证如此才通过。他极为反对使用“可能”、“也许”这类模糊的词语。但是,他在工作上的“固执”却一次次透支着他的健康。1997年,在“神光-Ⅱ”装置改进达标进入工程实质性启动阶段时,邓锡铭却因长期心力交瘁患癌症倒了下来。他的身体因为化疗已经很虚弱了,但人却非常乐观,脑子还是没有休息。在病床上,他忍着化疗的痛苦,奋笔3小时,完成了一份长达20多页的“意见书”,这里面讲的全是“神光”的技术路线和发展蓝图。

  1997年12月20日,邓锡铭怀着无限的眷恋,永远离开了他的亲人、同事、朋友及他一生执着追求的科学事业。王淦昌先生听到噩耗,非常伤感,专门写了一篇纪念文章,回顾他和邓锡铭多年深厚的友谊。中国工程院院士范滇元说:“邓锡铭同志的内心世界最重要有两个字——祖国。”

  在他的心目中,国家的利益高于一切,他把自己全部的智慧和热血献给了祖国的科学事业。

 


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