姚建铨,1939年1月29日出生于上海,籍贯江苏省无锡,激光与非线性光学专家,中国科学院院士,天津大学教授,激光与光电子研究所所长,天津大学精密仪器与光电子工程学院名誉院长。姚院士主要从事激光与非线性光学频率变换技术研究,发展了高功率倍频激光的理论,发明的双轴晶体最佳相位匹配的精确计算理论,被国际学术界称为“姚技术”、“姚方法”并广泛应用。截至2014年,他已培养出16名博士后、66名博士生及85名硕士生。
一、少年追光,西学东渐
1939年姚建铨出生于无锡。夏日炎炎,年幼的姚建铨躺在空地乘凉时仰望星空,萌发了比星星更远的地方有什么的好奇。姚建铨认为,科学研究最吸引人的地方在于:“从开始的一无所知,然后逐步深入,最后做出成果。这就像走在森林里探宝,最后找到科学宝藏的时候,那真是种享受。这种乐趣,是对自己最大的回馈。”
1962年姚建铨毕业于天津大学精密仪器工程系,1965年研究生毕业。意气风发的少年满怀壮志报效国家,但遭遇十年文革;迎来改革开放的春天,姚建铨争分夺秒投身科研工作,“后来我总想把失去的时间补回来,所以就拼命工作”。
姚建铨正在调节光路
上世纪80年代初期,对国内“重金买技术”的声音,姚建铨表示,“哪个国家,能把关系到自身国力的技术卖掉?关键核心技术是要不来、买不来、讨不来的。”
1981年,他作为第一批公派访问学者到斯坦福大学深造。当时留学条件不好,在专注科研工作的同时还得补习语言;他回忆道,“有时候从实验室赶到晚上的补习班,来不及吃饭,下课后也舍不得买点心吃。但是饿得头晕啊,也不敢骑车了,因为之前饿得骑车摔倒过。”
虽然条件艰苦,姚建铨仍然以优异的成绩完成学业,但他放弃国外优越的生活条件和工作待遇,毅然决然返回祖国,“祖国的需要,就是我的选择”。
二、迎难而上,家国担当
回国以后,姚建铨为了弥补失去的时间,每天五点钟起床,数十年如一日。有时候事务繁忙,到午饭时间了,咬了几口的烧饼和茶叶蛋还在桌上。他认为“科研在很大层面上,比的是速度”。国内实验室条件简陋,三楼的实验场地没有水只能从二楼的女厕所引水,但他都迎难而上,不怕失败。
姚建铨参加学术报告会
通过多年深入研究激光与非线性光学频率变换技术,姚建铨发明了高功率倍频激光的理论[1],完成国家自然科学基金、“七·五”、“八·五”国家重点科技攻关、863及973项目等数十项科研任务。他发明的双轴晶体最佳相位匹配的精确计算理论,被国际学术界称为“姚技术”、“姚方法”,并被国际学术界广泛应用。在新型激光器方面,他的团队自主研制了高效固体激光器、可调谐激光器、高效倍频系列激光器等,均达到了国际先进水平。
姚建铨用汗水和毅力为中国激光领域的研究赢得无数荣誉,也因此获得了国家技术发明奖二等奖、国家教委及天津市科技进步奖二等奖共4次、中科院特等奖、军队科技进步奖一等奖、第36届尤里卡国际发明博览会金奖以及该博览会个人最高荣誉奖“一级骑士勋章”……
三、激光湿度传感器+太赫兹
2017年,国家科技部重大科学仪器设备开发专项——“面向复杂工况的激光高温湿度传感器研制及产业化”项目启动,姚建铨担任专家组负责人。
常用湿度测试方法存在易失效、不准确、测试时间长等缺点,如干湿球法、阻容法受原理限制,存在高湿测量不准确;冷凝法和重量法存在测试时间长,不能在线连续监测的缺点。采用非接触光学测量方法能够解决传统传感器问题,如非分散红外分析、紫外差分吸收光谱等,但存在气体交叉干扰等问题。
TDLAS测量原理图[2]
激光测湿气具有无交叉干扰、测量范围大、精度高、实时测量的优势,可实现高温条件下的湿度实时监测。
该技术基于的TDLAS测量激光通过气体介质后的对关于波长的吸收响应[2]。当光源包含样本中特定气体的吸收波长时,光电探测器随即记录下对应波长光强的衰减。当气体浓度非常稀薄时,引起的透射率变化十分微弱以至于很难进行快速测量。于是就可以通过调制激光器的驱动电流来调制激光波长以及强度,进而大幅度提高TDLAS的灵敏度[3]。
最后,通过解调光电探测器中调制频率以及二倍频的电信号还原吸收响应中的信息。经过多年的研究,姚建铨完成了数十项科研重要任务。
2021年,威海激光与光电子信息技术研究院成立,姚建铨担任院长。他带领团队聚焦激光与光电子、信息光学相关技术,以激光和物质的相互作用为基础,开展激光与光学技术有关的应用化研究和产业共性关键技术研发,探寻激光技术在海洋、医疗、工业智能装备等领域的应用及成果产业转化。“在这里,做一个对社会有价值的人”是研究院的重要精神导向。
威海研究院官网主页
太赫兹技术在近几年成为科研的热点,用于物质结构研究、医疗医学成像、通信等领域[4]。2015年,姚建铨签约入站北京航天易联科技发展有限公司成立的工作站,推动技术迭代,最终使太赫兹人体安检仪成熟地走向社会大众。
四、赤子之心,永不止步
2014年,70多岁的姚建铨滚落楼梯,耳鼓膜穿孔,头盖骨损伤,伴有脑出血。但他对此并不在意,反而关心自己以后出差的办法,出院后又立马奔赴赛场。
《追光》(天津大学出版社)
到现在,耄耋之年的姚院士仍然保持每天工作10个多小时的状态,语速特别快,健步如飞。在接受《中国科学报》记者专访时,姚建铨笑着说:“我现在七十多岁了,不敢‘吹牛’啦!十年前我还敢说自己是六十多岁的年龄,五十多岁的体格,四十多岁的行动,三十多岁的思维。”
在教导学生方面,他注重为学生确定研究方向,也会将科研任务交给学生负责,培养学生的独立工作能力和创新思维;他完全相信自己的学生,帮助他们树立足够的自信心。他建立了非常融洽的师生关系,常常和学生下棋、闲逛甚至打排球,亦师亦友。
“居高声自远,非是藉秋风”,姚建铨常以唐代诗人虞世南的诗句自勉。他的一生迷恋科研永不停歇,他的科研精神和家国情怀值得我们每一个人学习。
祝姚建铨院士健康长寿
愿热爱的科研事业和科技队伍
永葆青春活力!
END
说明:
文案 | 杨雨松
排版 | 杨雨松
参考文献
[1]吴福顺, 武星, 姚建铨. 高功率脉冲ND:YAG激光器实验研究[N]. 天津大学学报, 1991-01-01(4).
[2]姚建铨. 激光技术的新趋向[J]. 国际学术动态, 2001(3):27, 29.
[3]姚建铨. 全固态激光及非线性光学频率变换技术[J]. 世界科技研究与发展, 2002, 24(5):1-10.
[4]姚建铨, 李杰, 张雅婷, 等. 太赫兹波调控技术:驾驭太赫兹之光[J]. 自然杂志, 2023, 45(1):1-16.