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激光人物

詳述中國第一臺激光器發明者之一、激光科學導師鄧錫銘

激光制造商情 來源:東莞時間網-東莞日報2014-01-14 我要評論(0 )   

在東莞南城的東莞市科學技術博物館正門廣場上,矗立著五位“兩院”院士的銅像,他們都是在我國及世界科學領域做出卓越貢獻的東莞人,其中一位就是鄧錫銘。

     在東莞南城的東莞市科學技術博物館正門廣場上,矗立著五位“兩院”院士的銅像,他們都是在我國及世界科學領域做出卓越貢獻的東莞人,其中一位就是鄧錫銘。

 

   從小熱愛物理

   立志成為發明家

  1930年10月,鄧錫銘出生在東莞橋頭鎮的鄧屋村。他從小善于思考,喜歡動手做一些小發明。他曾說過:“少年時期,《少年愛迪生》和《偉人愛迪生》兩部電影對我有極深的影響,把我引上了酷愛科學技術的道路。在小學四五年級的時候,就立志長大要讀物理,做發明家。”

  他在青少年時代曾動手做了個銅絲刷子在香煙罐內轉動摩擦,想借摩擦生電把小燈泡點亮。又自制水泵打出庭院水井里的水,通過竹竿流入二樓房間。在金魚缸里做虹吸現象的實驗。發明過“自動電鎖”、“簡易潛望鏡”,還試圖在自行車上裝上小發動機。在高中學習物理課時,鄧錫銘還自己歸納出比熱和原子量的關系。

  青少年時期的幻想和實驗培養了他對物理學的熱愛和很強的動手能力,鍛煉了他創新的思維和用物理直覺去思考問題的習慣,磨煉了他的頑強意志和不怕困難的性格。這些都為他后來進行科學研究打下了良好的基礎。

             鄧錫銘的家鄉東莞橋頭鎮的鄧屋村

 

  神光系列大型激光器締造者

  我國激光科學事業領軍者

  1965年,鄧錫銘帶領上海光機所的研究人員開始了高功率激光裝置的設計及相關研究;1966年制定研制15種軍用激光機等重點項目;1972年創造獨具一格的光束傳輸流體模型,直觀的描述光束的傳輸,出版了專著《有限束寬光動力學》。1974年,成功研制我國第一臺多程片狀放大器,把激光輸出功率提高了10倍,中子產額增加了一個量級。

  1983年,美國提出“星球大戰計劃”。此時,鄧錫銘正好在美國訪問。得知這一消息后,他省出費用購買了一大批相關資料。回國后立即向王淦昌、王大珩作匯報。1986年,王大珩、王淦昌等科學家聯名向中央提出《關于跟蹤研究外國戰略性高技術發展的建議書》。鄧錫銘建議設法直接面交鄧小平同志。同年3月5日,鄧小平批示,國務院發出了《關于高技術研究發展計劃》綱要的通知。不久,“國家高技術‘863’計劃”開始組織實施,這是我國科技發展戰略上的一個里程碑。“863”計劃中,激光被擺在一個相對重要的位置。

  從上世紀80年代開始,鄧錫銘領導神光高功率激光裝置研究工作。1986年,百位科技人員歷時數年,終于建成了“神光-I”裝置。在十億分之一秒瞬間的發電功率,相當于6600臺30萬千瓦的發電機,超過上世紀80年代末全國總發電功率。它連續運行8年,在激光核聚變等領域取得了具有國際一流水平的物理成果。“神光-I”成功后拿到了第一屆“陳嘉庚”獎。此后,又獲得1990年國家科技進步獎一等獎。這標志著在高功率領域中,我國已成為世界上具有這種綜合研制能力的少數幾個國家之一。

  在“神光-I”裝置中,鄧錫銘采用列陣透鏡實現了大焦斑靶面均勻照明,并推廣到X射線激光實驗中線聚焦均勻照明方面,同樣取得良好效果。根據他的思路研制的列陣透鏡,光束均勻性達到世界先進水平,被國外同行稱為“上海方法”。鄧錫銘還帶領研究團隊對寬頻帶激光的產生及其在介質中的傳輸、寬頻帶激光與等離子體相互作用做了實驗驗證,并對其應用研究作了討論。此成果榮獲1987年中科院科技進步二等獎。

  上世紀90年代初,激光核聚變在“863計劃”中立項,鄧錫銘任國家高技術“863”計劃“416”主題首屆專家組成員。這時,鄧錫銘又率領科研人員開始研制規模更大,性能更為先進的“神光-II”裝置。在十億分之一秒的瞬間,發射的光功率不亞于全世界電網發電功率總和。為此,鄧錫銘付出了大量心血,從立項論證、組織協作到技術攻關都親自過問,他是這項巨大工程的統帥。2006年1月9日,全國科學技術大會在北京人民大會堂隆重召開,上海光機所“神光-II高功率激光實驗裝置”榮獲國家科技進步獎二等獎。目前,我國研制的“神光-II”裝置,在規模上處于世界上正在運行的ICF裝置的第4位。“神光-II”裝置的光束質量及運行輸出指標要求已與當今國際高水平的大型激光驅動器光束輸出質量水平相當。它的建成與投入運行,標志著我國在這一領域的綜合研究能力上了一個新的臺階,對解決人類未來能源問題及開拓國際最前沿的“高能密度物理”研究具有重要意義。

與激光結緣成為我國第一臺激光器的發明者

 

  激光是“最亮的光”,亮度約為太陽光的100億倍,被比喻為“最快的刀”、“最準的尺”。同計算機和半導體一樣,都是影響人類的重大發明,在我們生活的很多領域都有激光的影子。1960年5月15日,美國人梅曼宣布獲得了人類第一束激光,后來發明了世界第一臺激光器,標志著人類開始進入激光時代。

  當時,30歲出頭的鄧錫銘在中科院長春精密機械研究所工作,美國發明激光器這個震動世界的消息讓他對激光產生了濃厚的興趣,他立即向領導匯報,表達自己想法。他提出:“美國人正在秘密進行新興的激光科學研究,我們也應該展開這方面的工作。”他暗下決心,創造屬于中國人的激光器,之后就開始了非常艱苦的摸索。由于激光是新興事物,又屬于光學領域,所以他用業余時間學習大量物理學和激光相關的資料,不分寒暑,廢寢忘食。功夫不負有心人,經過一年多的努力,1961年9月,在他的組織和親自參與下,我國第一臺激光機——小球照明紅寶石激光器誕生,拉開了我國激光研究的大幕。不久,他又主持研制成功我國第一臺氦氖氣體激光器,接著又提出了高功率激光“調Q開關原理”,使得我國的激光研究水平躍居世界前列。這樣的巨大成績竟是在短短三年間完成的,鄧錫銘吃驚的科研能力及堅韌不拔的品質不得不讓人感嘆。

  為了使我國的激光研究能更進一步發展,鄧錫銘向中央提出籌建我國第一個激光技術專業研究所的想法。1964年5月,他的建議獲得了周恩來總理的批準,研究所設在上海,鄧錫銘被任命為研究所的副所長,主持常務工作。這期間,在他的主持下,成功研制出功率更高的釹玻璃激光器。在激光束的聚焦點上,空氣被擊穿,光軸上出現一連串火球,使我國的激光研究又向前推進了一步。

                      我國第一臺紅寶石激光器

 

  開拓我國激光核聚變研究的新領域

  在鄧錫銘的研究事業中,有一個人對他影響很大。這也是他在科學研究道路上的一位摯友——我國著名物理學家王淦昌。兩個人長達30多年的友誼和合作締造了一個激光研究的傳奇。

  在我國第一臺紅寶石激光器發明后不久,著名物理學家王淦昌對激光這門新的科學也產生了濃厚的興趣。他認為,如果能把激光和核物理結合起來,可以創造新的奇跡,并提出了“用激光打擊氘冰產生中子”的設想,這個設想引出了激光核聚變的新學科。激光核聚變是利用強激光聚焦在核聚變的物質上,引起熱核反應,從而獲得源源不斷的新能源,可以解決人類能源危機。

  1964年12月,王淦昌在北京開會,第一次遇見鄧錫銘。王淦昌把他利用激光進行核聚變的想法告訴了鄧錫銘,鄧錫銘聽后非常贊同,并提出要進行實驗來證明。兩個人一拍即合,頓時感覺相見恨晚。后來,王淦昌將自己十幾頁的論文稿交給鄧錫銘,鄧錫銘即向中科院領導匯報,立即得到贊同。至此,我國拉開了激光慣性約束聚變研究工程的序幕。

  王淦昌后來回憶道:“我把設想告訴了他,他眉飛色舞,非常高興,并且想了很多辦法,來增大入射激光的強度。我們就一起籌劃進行試驗,因為激光器建在上海光機所,實驗室就設在那里,由鄧錫銘組織人員進行研究。”從此,兩個人開始了長達30多年的友誼和合作。

 

  嘔心瀝血 為祖國激光事業貢獻一生

  鄧錫銘有著嚴謹的工作作風,建造“神光-Ⅱ”裝置時,從立項論證、組織協作到技術攻關他都親自過問。對于關鍵實驗現象一定能以他的方式驗證如此才通過。他極為反對使用“可能”、“也許”這類模糊的詞語。但是,他在工作上的“固執”卻一次次透支著他的健康。1997年,在“神光-Ⅱ”裝置改進達標進入工程實質性啟動階段時,鄧錫銘卻因長期心力交瘁患癌癥倒了下來。他的身體因為化療已經很虛弱了,但人卻非常樂觀,腦子還是沒有休息。在病床上,他忍著化療的痛苦,奮筆3小時,完成了一份長達20多頁的“意見書”,這里面講的全是“神光”的技術路線和發展藍圖。

  1997年12月20日,鄧錫銘懷著無限的眷戀,永遠離開了他的親人、同事、朋友及他一生執著追求的科學事業。王淦昌先生聽到噩耗,非常傷感,專門寫了一篇紀念文章,回顧他和鄧錫銘多年深厚的友誼。中國工程院院士范滇元說:“鄧錫銘同志的內心世界最重要有兩個字——祖國。”

  在他的心目中,國家的利益高于一切,他把自己全部的智慧和熱血獻給了祖國的科學事業。

 

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