中国有这样一位女性,有人说她比核弹还恐怖。她是”超连续谱光源”研究领域的知名专家,此前在该领域,一直是美国独居上位。连续四年,都没人能打破美国的技术指标,而她做到了。
她率先提出并研制了2种新型金属光子晶体光纤,让我国在该领域的技术进入到了先进行列。她就是我国的激光武器专家——侯静。
一 “光”传说到现实
激光武器是一种新型武器,它和原子能、半导体、计算机一起被称为20世纪的四大发明。
顾名思义,激光武器是用高能的激光,对远距离的目标进行精确射击,或用于防御导弹的武器。发射30万千米每秒的激光束,只要瞄准目标,那么就意味着击中。
它的优点很多,速度快、射束直、射击精度高、抗电磁干扰能力强。在这种情况下,利用“光”作战,就成为了许多科研技术者的梦想。
把“光”作为武器,其实早在远古时代就有相关传说。曾经有这么一个故事,古希腊科学家阿基米德用聚焦的日光点燃了敌人战船。
不过,“光”武器只是个传说,具体怎么应用到现实中来,依旧是个不小的问题。
1960年首台激光器在美国问世,这一发明,让“光”武器从传说理论变成了现实,同时也大大鼓舞了想要研发此武器的科学家。
美国舰载激光武器
为了研究激光武器,一些发达国家不惜投入巨额资金,制定了完备计划,组织了庞大的科技队伍来进行研制。
有了经费支持,加上各种人才的不停研制,到80年代中后期,苏联和英国的军舰或陆上已有实验性战术激光武器装备。
另外,美国更是为了研究激光武器,不惜花重金。从研究以来到90年代初,美国政府对相关部门的拨款已达90亿。
而中国也紧跟世界步伐,在20世纪60年代开始研究激光武器。不过结果显而易见,中国当时政局刚安定不久,经济、技术层面几乎都赶不上西方强国,更别谈什么激光武器方面的成就。
可以说,相较于工业革命后的西方强国,新中国就是一穷二白。客观来讲,西方强国在国防武器方面的进步,一直让中国望尘莫及,很多我们所有的科技和武器,都是在后来的摸索中,不断学习他们的经验,才艰难研究出来的。
很明显,西方列强也意识到了这点,为了发展自身,一家独大,他们直接进行了技术封锁,这一点在“光”武器上表现得尤为明显。
中国还在兢兢业业搞懂激光武器原理的时候,美国已经搞出了激光防空武器系统,接下来就要开始研究激光枪以及高能激光武器。
美国“杜威”号激光武器
并且从20世纪研究激光以来,美国除了展示自身研究成果之外,从未透露过激光武器技术的一星半点消息。
这就让我们无迹可寻,在美方拉开我们近30年的差距的基础上,侯静出现了。
奇迹的是,在她的带领下,从21世纪开始,我国在该领域就开始弯道超车,打破了美国技术封锁,攻克了激光难题,开始比肩美国甚至超越此前他们的成就。
侯静究竟是怎样一步步攻克激光武器的瓶颈的呢?
“激光武器”明显有个重点,就是对“光源”的选择。在超连续谱光源提出之前,人们了解研究的,一直是传统宽带光源的宽光谱。
原因很简单,传统宽光谱研究起来相对简单,在这种基础上,很多激光理论都是利用这种光源来实施建构的。
直到1970年,有人利用倍频锁模钕玻璃皮秒激光脉冲泵浦BK7光学玻璃, 首次获得400—700nm的超连续谱。自此之后,超连续谱光源才进入了大众视野。
相较于传统光源,超连续谱光源能在激光与非线性介质相互作用下,大大扩宽光源的宽度,这样一来,光的空间延展性就大大提升。简单来说,也就是光武器的威力和射程得到了提升。
既然超连续谱光源被提出来了,难道就没人提前研究吗?
当然有,但是超连续谱光源的形成机理实在太难,所以很多专家在这个领域的研究中,都碰了壁。
侯静也不例外,那么她到底是怎样突破壁垒,走向成功的呢?
二 比核弹还恐怖的女人
将超连续谱光源作为研究方向,是在一次学术交流会之后。
“激光女神”侯静之所以能有今天的成就,离不开导师的点拨。在中国科学院中,侯静师从我国著名光学专家姜文汉。
姜文汉老先生是该领域的杰出人物,他在研究自适应光学方面颇有造诣,侯静在其门下受益匪浅,这为她后来研究超连续谱光源打下了基础。
2002年,在一次偶然的学术交流会上,著名激光技术专家赵伊君院士在会上提到了“超连续谱光源”,在他口中,超连续谱光源就是未来的“完美光源”。
其光源能覆盖光电传感设备的整个工作波段,这样的效益,是以前的传统宽光源所达不到的。虽然今天的技术还没有将超连续谱光源研究透彻,但是它依旧吸引着一批又一批的人前去探索。
侯静就是其中一个。在听完赵伊君院士的讲述之后,她豁然开朗,要想赶超美国,那就要调换方向,独辟蹊径,走一条没人走过、也是没人敢走的路。
于是,她将超连续谱光源作为了自己的主攻方向。后来,在求学期间,她得到了国防科技大学的帮助,二者开始合作研究“光谱可控的高功率超连续谱光源”。
没有人知道,侯静在研究过程中遇到了哪些困难,我们只能看到她的最终成果。2016年,侯景带领的团队成员在这项研究上取得了重大突破。
她带领研究小组以高平均功率和全光纤化作为攻关克难的目标,先后突破了多项核心关键技术瓶颈,终于成功研制出了2种新型金属光子晶体光纤。
随后,她在国际上提出了这项研究成果,并首先获得了自主知识产权。
有了新型金属光子晶体光纤,就相当于获得了高功率超连续谱光源的研制技术,也就是说,“完美光源”从理论到实现的鸿沟,已经被侯静填补了起来。
中国“寂静狩猎者”激光系统
另外,这项技术是史无前例的,不仅仅在我国是独一份,甚至在世界上也是首屈一指的。
此前,在相关领域,一直是美国遥遥领先。没人能在美国超前的技术下,打破它连续4年领先世界的神话。
但是,侯静做到了!在西方封锁技术的前提下,她带领中国团队从零开始,硬是拉起了中美在该领域将近30年的差距。
2种新型金属光子晶体光纤的提出和研制,是我国在超连续谱光源领域里前所未有的成就,同时也使中国一举踏入了国际先进行列。
一开始美方还不相信,他们始终认为,没有技术指导的中国,不可能在他们引以为傲的国防武器面前耀武扬威。然而事实由不得他不信。
美国军舰激光武器
这项技术研制出来之后,侯静很快将其运用到了祖国的军事和社会事业中去。这项技术到底厉害在哪里呢?
举个例子,中国保利集团曾对外展出过一款低空激光防空系统,名叫“沉默猎手”。这个展出一问世,直接惊艳全场。
“沉默猎手”的对外输出功率最高达100千瓦,最大射程为4公里。这组数据是什么意思呢?
简单来说,也就是"沉默猎手"的高能激光束可以穿透800米外、外壳厚度为10毫米的钢板。
并且,该系统自带各种搜索观瞄设备,可自行搜索、发现、跟踪和摧毁低空飞行的多种级别的无人机,从相对较大的武装无人机,到微型的民用航拍无人机,均逃不过它的一击。
如果真的把“沉默猎手”派到实战战场上来,其威力可想而知。当然这样牛哄哄的低空激光防空系统,离不开侯静研究成果的助力。
除了军事上的应用之外,侯静的研究成果还能被广泛应用在汽车、船舶、航空等领域,包括在激光切割、激光焊接与激光打孔等方面,超连续谱光源的研究成果也大有用处。
侯静究竟有多厉害呢?为什么她能凭借这一技术直接封神?
三 真正的“完美光源”
中国有这样一位女科学家,民众直接称其为:
比核弹还恐怖的女人。
那么侯静在成功之前,究竟有着怎样的过往呢?
在别的小女孩都做着公主梦的时候,小小的侯静已经做起了军营梦。其他孩子还在玩耍的时候,侯静已经在父母的影响下,立志“为中华之崛起而读书”。
1993年,侯静凭借着自身优异的成绩,进入国防科技大学的应用物理专业学习。
大学期间,她获得保送硕博连读生的机会,进入中国科学院深造。在这里,她师从中国著名光学专家姜文汉院士,从事着自适应光学研究。
侯静
2002年,侯静博士毕业,她回校任教。在这段时期,她从其他著名院士那听到了:“超连续谱光源”可以覆盖光电传感设备的整个工作波段,并且无法进行防护,可以称之为未来光电对抗的“完美光源”。
正是这段话,让侯静下定决心,开始研究“超连续谱光源”。
2007年,侯静远赴英国,进入巴斯大学深造。
回国之后,她将在国外学到的光学知识应用到了中国实践中,在她的组织下,国防科技大学成立了第一个政府间科技合作专项,开始和巴斯大学跨国合作研究。
随后,她开始担任主持着多项国家重要项目的研究。如国家自然科学重点基金项目、国际科技合作专项以及863计划等。
在此期间,她也做出了不少成果,她带领的团队也渐渐被人熟知。在“超连续谱光源”研究领域里,几乎没有人不知道她的名字。
侯静在工作
短短几年内,侯静就做出了成果。她带领的小组突破了多项核心关键技术瓶颈,在国际上率先研制了新金属光子晶体光纤,并掌握了拥有自主知识产权的高功率“超连续谱光源”的研制技术。
在研制成果问世之后,侯静没有沉浸在成功中不可自拔,她将这项技术交给了国家,将研究成果转化成了战斗力和生产力,大大强化了我国的军事效益,同时也造福了人们的日常生活。
如今,侯静的研究成果已经进入到了社会方方面面,不只是被运用在先进武器中,在商用产品、生物医学、非线性光谱学、精密测量等领域,也都能见到她的“超连续谱光源”的影子。
因为她的成就,中国激光切割、激光焊接、激光打孔等方面的技术也得到了提升,不仅效率提高了,连成本也有所下降。
事后,有人对侯静进行了采访,她表示:
科技工作者不仅要努力提高创新对战斗力增长的贡献率,更要让科研成果转化为能打胜仗的“利器”。
侯静的定位始终建立在造福国家的基础上,她没有空谈理论,也没有像一些极端高材生一样卖“科技”而求荣,她是一名真正的科研工作者,一名中国的科研工作者。
这样的侯静,不仅做出了自己的成果,也在中国的改革大考中,交出了一份令人满意的答卷。
侯静27岁获得博士学位,31岁出国深造,35岁晋升研究员,36岁入选博士生导师。除了在“超连续谱光源”领域里创下了惊人成就,侯静还培养了许多顶尖技术人才。
在侯静指导的研究生中,目前已有2人获得全军优秀博士论文,1人获省优秀博士学位论文,2人获省优秀硕士论文,1人获全军优秀硕士论文提名,10余人被推荐进入国外一流大学攻读博士学位或联合培养。
侯静
在侯静指导下,光学各领域人才辈出,像姜文汉院士培养她一样,她也将自己毕生所学都教给了更年轻的人。
而这些人就是祖国下一代杰出的科研工作者,是中国的最“完美光源”。
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