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第40章 翱翔在光电测控的广阔天地(1)

记光电学院现代光电测控及仪器科研团队

正如世界上第一台激光器诞生于美国休斯顿一间简陋的实验室、世界上第一台超级计算机诞生于山野丛林一样,我校现代光电测控及仪器科研团队的大部分研究成果都诞生于一间不到30平方米的小屋子里。完成分别由国家自然科学基金、教育部、总装备部备部等资助的科研课题20余项;科研经费从零起点到如今的几百万元;研制出国内领先水平的单片集成光接收器以及在国内遥遥领先的高速相机×××……而这,还仅仅只是开始。

从表面上看,从1998年开始从事与光电测控技术相关的研究开始,叶玉堂带领他的团队几乎是波澜不惊地攻克了一个又一个的项目,只用了10年的时间就让团队的研究成果打破国外封锁、跃居国内领先的行列。然而从美国留学归来到开始光电测控技术的研究,从一个人的孤单前行到一批博士生成为团队骨干力量,从上门“游说”项目到获得信任不断给予项目……团队在科学研究之路上所尝到的酸甜苦辣、历经的艰难困境,是很多人无从知道的。

关注前沿不走寻常路

我国著名科学家钱学森曾经说过,新技术革命的关键技术是信息技术,而信息技术又由测量技术、计算机技术、通信技术三部分组成,这其中测量技术是关键和基础;诺贝尔化学奖获得者R.R.Ernst也认为,现代科学的进步越来越依靠尖端仪器的发展。

而一组更值得关注的数字是:一个世纪以来,1/3以上的诺贝尔物理、化学和生物医学奖都颁给了在电子显微镜、质谱仪、CT断层扫描仪、X光物质结构分析仪、光学相衬显微镜和扫描隧道显微镜等科学仪器方面有杰出创新的科学家。也就是说至今已有50多位科学家因科学仪器成果获得诺贝尔奖。然而在国内,在20世纪90年代初的科学界,相关研究才刚刚起步。在中高档科学仪器方面,如等离子体质谱仪、核磁波谱仪、高档激光干涉仪等附加值高的科学仪器,我国基本处于空白,即便在一些科学仪器方面有一定突破,离市场需要也存在较大差距。科学研究“空芯化”现象严重。这样的现状让从“国际前沿”“镀金”回来的叶玉堂忧心忡忡。

在他的面前似乎有两条路可以走:一条是继续走出国前的路,和学院的其他教授一起做熟悉领域的相关研究;另外一条路是瞄准与国际水平差距相对更大的光电测控领域,开始光电测控及仪器方面的研究。第一条路有一定的研究基础,相对平坦。第二条路无项目无资金更缺乏经验,前进的路上布满荆棘。

然而,叶玉堂清楚地明白,科学的探索不是坐软卧车厢,哪儿有唯一太平的轨道。科学的远征是在巨浪滔天的大洋上航行,可能要用青春甚至生命去殉自己的事业。唯有意志坚定和敢于拼搏的人才能到达目的地。尤其是光电测控,它是一项庞大的系统工程,要求研究人员知识全面,拼搏实干,同时对人的综合素质要求非常高,从光学到光机到软件到硬件都要有很扎实的基础才行。此外,在国内少有经验可以借鉴,全靠团队自己摸索。但叶玉堂还是咬紧牙关要向这个领域发起冲击。

在1998年的那个春天,叶玉堂的光电测控及仪器的研究正式启动,团队的全职教师只有叶玉堂一人,其余的都是学生。但他仍然义无反顾。

之所以做了这样的决定,在当时的叶玉堂看来,自己做光电测控方面的研究还是有一定“实力”的。叶玉堂本科毕业于北京大学物理系,读研究生时所学专业是光电子,在红外实力雄厚的昆明物理所完成研究生学位论文。在美国留学期间,他师从美国著名的光电子和集成光学专家R.G.Hunsperger教授,专攻激光半导体微细加工。良好的教育背景使他既有坚实的数学、物理基础,又有激光、红外、光电集成等多个领域的专业知识。多年如饥似渴、起早贪黑的学习、研究使叶玉堂取得了不同寻常的成就:他先后在国际权威学术杂志APL上发表论文,对麻省理工学院林肯实验室提出的光分解阈值理论做出重要修正,同时他作出的光诱导沉积金膜图样空间分辨率是贝尔实验室同期发表的同类研究结果的四倍……这些研究和探索对他后来的研究奠定了坚实的基础。

其实,真正为团队的发展奠定基础的项目是和成都空军某部合作的热像处理(TIP)电路故障检测仪项目。在一次与航空业界的交流中,叶玉堂得知由美国空军资助研制成的TIP电路故障检测仪已实际应用于F-16等高级军机的复杂电子系统,但售价高达百多万元,国内军事和民用领域都有迫切的需求。知道这个消息后,叶玉堂马上拿着自己的相关论文和研究成果直奔成都空军某单位。面对素不相识的来者,对方就项目的先进性、实用性和可行性等提出了一大堆问题,叶玉堂都一一做了详细的论证或解释,对方终于为实力、水平和诚恳所折服,同意联合向总装备部备部申报。最后该项目的到校经费突破了100万元。

虽然这个项目在红外设计、接口电路、图像增强、图像拼接、数据库、专用软件等方面存在诸多难关,但叶玉堂还是带领一批博士生和硕士生,最终全部攻克。通过这一项目的洗礼,团队在光机设计、数字电路、图像信号处理等方面的能力大为增强;同时依靠这个项目取得的信任和口碑,该单位后来又主动将另一个项目交给了他们来做。

开拓进取以产学研合作为突破口

产学研结合是国家极力倡导的发展模式。叶玉堂所带领的光电测控及仪器团队十分注意与国内一些高水平的研究院所和企业公司广泛合作,并在近年来取得了可喜的成绩。

团队与某院合作,2006年出色地完成了第一个项目×××,到校经费52万元,性能水平超过使用单位的预期,××控制精度达到×××,处国内领先水平,甚至大大超过合作方相关专家认为国内目前难以达到的水平。由于项目的水平和信誉,2007年又完成了×××项目,到校经费80万元。紧接着又启动了第3个项目,合同经费100万元;最近,第4个项目已经启动,合同经费125万元……目前双方的合作仍然没有停止,团队已成为该单位值得信赖的合作伙伴。

团队与公司的合作也同样结出了丰硕的成果。2007年9月13日,在一家知名的电路板专业网站上出现了这样一条新闻:“×××电子线路检测仪成功问世”。该新闻详细介绍了这种线路检测仪的出现对国内光机电一体化领域的研究所带来的突破性影响,同时还深入探讨了广东某科技有限公司与我校在深化产学研方面开展的系列合作。

此后,无论是在第十七届中国国际电子电路展览会上,还是在国际线路板及电子组装展览会上,该公司的电子线路检测仪都成为媒体追逐的焦点,一度在国内的光学检测仪器领域掀起了一股该公司的科技热潮。而电子科技大学与该公司的合作也堪称为广东省在产学研合作方面的成功典范。而这背后,是叶玉堂所带领的光电测控及仪器团队默默无闻的付出。

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