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物理所光学研究的历史和现状

减小字体 增大字体 作者:不详  来源:www.bob123.com  发布时间:最新发布
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  摘.要光学是物理所最早设置的学科方向之一,伴随物理所的发展历史,取得过许多重要的成就.文章在回顾与光学相关的这段历史的基础上,概述了物理所人在光学领域所取得的主要学术成就及人才培养和队伍建设情况,最后简要介绍了目前开展的研究工作,浅析了进一步发展所面临的不足和对策.
  关键词光学,激光,光物理,光谱学,光学进展
  History and status of optics research in the Institute of Physics
  WEI Zhi\|YiZHANG.Jie
  (Key Laboratory of Optical Physics, Institute of Physics, Chinese Academy o f Sciences, Beijing 100190, China )
  AbstractOptics was one of the earliest research fields in the Institute of Physics, and over the years remarkable progress has been made. The history of this development is reviewed, with an account of the academic achievements and the people involved. Finally, we briefly summarize our current research activities and outline the new challenges and opportunities for optical physics in the future.
  Keywordsoptics, laser, optical physics, spectroscopy, development.
  
  今年是中国科学院物理研究所80周年华诞,在80年的发展历程中,作为物理所的重要学科方向之一,光学研究分享了物理所岁月底蕴所给予的丰肥沃土,吸引并培养了数代杰出的科学家,回报了许多优秀的科研成果,为物理所的发展壮大、为我国光科学技术的进步,做出了重要贡献.
  
  1.学科设置与发展
  
  光学是一门古老而又不断焕发青春的学科,上世纪初现代物理大厦的形成,可以说是先从光学研究相关的突破开始的.1928年,中央研究院物理研究所在上海成立之初,就先行采购了以光学、电学为主的科研仪器.次年北平研究院物理研究所成立,首先开展光谱学研究[1].1948年王大珩先生留学回国后,先在北平物理所短期工作开展光学研究[2].至1950年两个物理所合并成立新的中国科学院应用物理研究所之时,在组建的光谱学、应用光学、结晶学、磁学、金属物理五个业务研究机构中,有两个就与光学相关.合所后的首任所长严济慈,不仅是中国现代物理学研究工作的创始人之一,也是我国光学研究和光学仪器研制工作的奠基人之一.在50年代的大部分时间里,物理所研究单位以组划分,光学为第一研究组,这期间北京大学光学教研室主任赵广增(1902—1987)兼任光学组组长,张志三(1920—2003年)为秘书,研究成员有孙湘、李维成、徐世秋、王传钰、彭子和、唐福海、徐积仁、张遵逵、张洪钧等人,组建有激子光谱、拉曼光谱及红外光谱、真空紫外光谱、光谱分析四个研究课题组.为了配合当时国家经济建设的需要,应石油、地质等部门的要求,研究组不仅开设了光谱学习班,为有关厂矿培养技术人员约20人,而且承担了国产石油的鉴定工作[3],为我国石油工业的拉曼光谱分析奠定了基础.1959年,张志三与张遵逵、邱元武、钟权德一起,又组建了波谱研究小组,孙湘和张洪钧等人组建了高温等离子体研究小组.在那一代科学家的努力下,物理所建立起了国内有重要影响的分子振动光谱实验室,拥有德国进口的红外光谱仪等先进设备,研究工作也从支援国家建设逐渐扩展到基础科学研究,不少单位也派人来物理所先后进行过物理、化学、生物、天文等方面的合作研究. 
  
  1959年6月,研究组扩大为研究室,张志三任光谱学实验室主任.当时国际上受激辐射的研究正在向光学波段推进,国内中国科学院长春光学精密机械研究所、电子研究所等单位也启动了相关内容的研究[4,5].在吴有训的建议下,徐积仁、张遵逵、张志三等人独立开展了这一课题的工作,并继王之江等人之后[6],于1962年利用本所张乐慧生长的红宝石晶体实现激光输出,次年在《科学通报》发表了国内较早的激光实验论文[7—10].1965年初,由于研制的红宝石晶体的出色质量及产生激光的优良性能,物理所在全国科技项目表彰会上获奖.此外理论室的陈春先等人也参与了激光的研究;霍裕平等人还进行了激光理论的工作[11];聂玉昕等人开展了大功率钕玻璃激光的研究,获得了输出能量超过10mJ的纳秒激光脉冲;徐积仁等人后又研制成功大口径的晶体Q开关.由于这些工作的发展,1969年物理所成立了激光研究室(第三研究室),由抗美援朝复员的少将乔星南任党支部书记,魏守安任业务主任,实验室同时还配有玻璃加工组,总人数达70多人,实验室总面积达900m2.研究业务主要是激光大屏幕显示及雷达二维处理两个方面,其中激光大屏幕显示又分激光器件、激光束偏转扫描和激光调制三个科研小组,由张道中、俞祖和、陈代远负责.至1974年,实验室在激光器件研究方面研制成功光束质量及输出都达国际水平的蓝绿氩离子激光和红光氪离子激光[12],用一套全新的偏转方案实现了2×2m2的激光二维大面积显示.同时也开始了国际交流.这一年周岳亮在王大珩的带队下,随上海光机所林尊琪等人赴美国、加拿大访问;诺贝尔奖获得者、著名的美国非线性光学专家Bloembergen教授到物理所访问,加州大学柏克利分校的沈元壤教授第一次回国并到物理所参观.
  随着光学研究工作的进一步发展,1974年实验室又作了新的调整,薛大鹏任党支部书记,周岳亮任科研生产领导小组组长,至1977年先后设立了激光全息及信息处理、非线性光学、氩离子激光、二氧化碳激光、固体激光、半导体激光及理论等研究组,研制成功室温运转的砷化镓半导体激光器[13]和横向激励的二氧化碳激光器,多项成果获全国科技大会奖及中科院重大科技成果奖.
  
  改革开放后,光学研究迎来了全新的发展机遇.1978年10月,根据中国科学院的规划精神,明确物理所以凝聚态物理为主要发展方向,光学物理为主要研究领域之一.在光学、激光物理与技术等方面,开展了皮秒光谱学、原子激光光谱学、分子光谱学、非线性光学、光信息处理、激光理论、激光技术及激光干涉测量等工作,研制成功高功率单频氩离子激光[14]、氮分子激光[15]及被动锁模Nd:YAG激光[16],后者并用于凝聚态物质的瞬态效应和化学与生物反应的能量转移过程研究;横向激励二氧化碳激光的单脉冲能量达到5J,寿命达到106发[17];在沈元壤教授和张志三的指导下,建成脉冲闪光灯泵浦的重复频率染料激光器[18].这期间研究室工作人员达到92人.
  
  
  1984年物理所撤消研究室建制后,在三联办成立的有关光学研究的课题组有11个,研究方向分别为紫外辐射、共振多光子电离、非线性光学和光谱学、光学一般变换与光计算、激光增强催化、激光分子动力学、液晶光学双稳态中的混沌、表面非线性光学、激发原子和分子动力学的基础研究、拉曼散射和荧光光谱、布里渊散射表面增强拉曼散射.此外七联办还设立有可调谐激光研究组,研究开发部设立有激光测量组.随着光学学科的发展和课题组的调整,至1993年又新成立非线性光学的新效应及应用课题组.这期间在原子分子动力学的理论研究、光学双稳态中混沌(光学混沌)的研究、四波混频与四波混频光谱学的理论与实验研究、光学信息处理的理论与实验研究、凝聚态物质的光散射研究等方面初步形成自己的特色.值得一提的是在激光诱导化学反应合成纳米颗粒和薄膜研究方面,实验室于1985年合成出质量优于美国和德国、平均粒度为23nm的SiC纳米颗粒[19],这也是国内首次研究并制备出的纳米颗粒.所研制的首台微波激励实用型kW级CO2激光器被1991年的Laser Focus World所报
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