鄧玉強：超快光學(xué)計量的拓荒者

操秀英

常見的格子衫、普通的休閑褲、一雙運動鞋，這就是鄧玉強的日常裝扮，很“理工男”。

這位外表普通的科研人員近年來取得了一系列亮眼的成績：在國際上首次提出小波分析重建超短脈沖光譜相位、光學(xué)群延遲直接提取、太赫茲高吸收材料研制等系列新方法；研建我國首套超短脈沖自相關(guān)儀、太赫茲輻射功率計等國家計量標(biāo)準(zhǔn)和社會公用計量標(biāo)準(zhǔn)等。

勇于創(chuàng)新，踏上超快光學(xué)跑道

鄧玉強說自己很幸運，一畢業(yè)就進入中國計量科學(xué)研究院工作。那時博士畢業(yè)生還不多，領(lǐng)導(dǎo)對他很重視，他的第一項工作是研制飛秒脈沖計量標(biāo)準(zhǔn)，解決超短脈沖時域參數(shù)無法溯源的問題。

超快光學(xué)是國際光學(xué)領(lǐng)域最前沿的熱點研究方向，在超快信號產(chǎn)生探測、超快過程研究分析、超精密微納加工、光電子技術(shù)、超精密醫(yī)學(xué)診斷治療等領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代的作用。其中，大眾熟知的飛秒激光近視眼手術(shù)用的就是超快光學(xué)中的飛秒激光。

鄧玉強說，超快光學(xué)技術(shù)的迅速發(fā)展，對其準(zhǔn)確計量提出迫切需求。尤其是飛秒激光時域參數(shù)的準(zhǔn)確測量，對飛秒脈沖激光的產(chǎn)生、傳輸、控制和應(yīng)用等各個過程都至關(guān)重要，而國際上缺少相關(guān)計量標(biāo)準(zhǔn)。正因如此，他決定進入這個領(lǐng)域，建立國家超短脈沖計量標(biāo)準(zhǔn)，為超快光學(xué)研究和應(yīng)用提供準(zhǔn)確的溯源源頭和量值保障。

那時，中國計量科學(xué)研究院位于北京市昌平區(qū)的實驗室剛剛啟用。鄧玉強從頭開始搭建這個實驗室，選購光學(xué)調(diào)整架、加工光學(xué)鏡片、設(shè)計機械零部件，精細調(diào)整每一個光學(xué)器件的位置和方向，不斷提高儀器的穩(wěn)定性和抗干擾程度……

最終，鄧玉強團隊自主研制出超短脈沖激光參數(shù)測量儀器，實現(xiàn)了飛秒脈沖時域參數(shù)的準(zhǔn)確測量，構(gòu)建了我國首套超短光脈沖時域參數(shù)計量標(biāo)準(zhǔn)。同時，他們還在國際上提出了新的超短脈沖光譜相位還原方法，消除了傳統(tǒng)方法產(chǎn)生的不確定因素，實現(xiàn)了超短脈沖光譜相位準(zhǔn)確測量，提高了脈沖時域參數(shù)測量的準(zhǔn)確度水平。

“做科研要有新想法，模仿別人永遠不會領(lǐng)先。”在鄧玉強看來，創(chuàng)新是科研的靈魂。

堅持不懈，努力填補“太赫茲空隙”

太赫茲是介于紅外和微波之間的頻段，是連接電子學(xué)和光子學(xué)的橋梁，在高速寬帶通信、醫(yī)療安檢成像、化學(xué)成分分析、國家國防安全等諸多領(lǐng)域中具有重要應(yīng)用價值和重大應(yīng)用潛力，因而成為當(dāng)今各國的研究熱點，但由于缺乏有效的測量方法和測量儀器，人們對太赫茲頻段的輻射特性了解甚少，形成了著名的“太赫茲空隙”。

這也成為鄧玉強引以為傲的另一開創(chuàng)性工作。“我們從2005年開始研究太赫茲技術(shù)，從2011年開展太赫茲計量研究。”鄧玉強說。

研制太赫茲吸收材料是破解太赫茲功率計量難題的關(guān)鍵。經(jīng)過兩年的艱苦攻關(guān)，鄧玉強團隊于2013年研制出一種新型太赫茲吸收材料，實現(xiàn)了材料樣品在太赫茲波段光譜反射特性、光譜透射特性和光譜吸收特性的準(zhǔn)確測量。

2015年5月，國際首次太赫茲功率比對在德國柏林舉行，參加比對的德、美、中三國計量院分別采用不同的技術(shù)路線，取得的測量結(jié)果都相互吻合。其中，中國計量院的測量不確定度最小、探測器響應(yīng)度最高，這一結(jié)果標(biāo)志著我國太赫茲功率計量能力步入國際領(lǐng)先行列。

“這個比對只有具備太赫茲輻射功率絕對測量能力的國家才有資格參加，這項能力需要具有經(jīng)國際同行評審的、在國際期刊正式發(fā)表的學(xué)術(shù)論文作為證明。”鄧玉強介紹。

比對之前，各國計量院首先上報測量不確定度。鄧玉強代表我國上報的不確定度最小，參比的國際同行起初對此表示質(zhì)疑。然而當(dāng)比對結(jié)果揭曉時，中國團隊立刻令國際同行們刮目相看。鄧玉強笑著說，那是他作為科研人員最有成就感的時刻之一。

這背后是“十年磨一劍”的精神。為了測量結(jié)果能更準(zhǔn)確、可靠，在漆黑的光學(xué)實驗室，鄧玉強常常一個人屏住呼吸，一遍又一遍地反復(fù)進行測試，一測就是一整天。

專心致志，享受實驗室的工作時光

博士階段才進入光學(xué)計量領(lǐng)域的鄧玉強為何能在短短幾年內(nèi)取得多項重要成果？

“首先得有興趣，當(dāng)然少不了勤奮和堅持，也離不開周圍人的幫助。”鄧玉強說。

從吉林農(nóng)村考到天津大學(xué)的鄧玉強自小就是“別人家的孩子”。“但直到考上博士，我能想到的未來也就是發(fā)幾篇論文，完成博士學(xué)業(yè)，找個安穩(wěn)的工作。”鄧玉強說。

轉(zhuǎn)機出現(xiàn)在鄧玉強讀博期間。“當(dāng)時，我的一名師弟在做一個關(guān)于飛秒脈沖相位計算方面的研究，用傳統(tǒng)方法總是難以取到理想的結(jié)果。由于我碩士階段在圖書館里看了很多相關(guān)論文，有一些這方面的基礎(chǔ)，就提出一種新思路，并且取得很好的結(jié)果。我的導(dǎo)師看到就鼓勵我將其寫成論文并發(fā)表出來。”鄧玉強回憶道。

當(dāng)時鄧玉強的英文水平很差。“我導(dǎo)師一遍一遍地幫我修改，遇到交叉技術(shù)問題就反復(fù)討論，前后修改了幾十遍，到最后基本每一句話都動了，論文也有了脫胎換骨的變化。”鄧玉強說，最終這篇論文發(fā)在一份很有影響力的國際期刊上，“這是我以前要仰視的期刊，我腦中的很多知識都是從這個期刊上獲得的，沒想到自己的文章能發(fā)表在上面，這對我是個很大的激勵。”

這種不服輸?shù)膭蓬^體現(xiàn)在鄧玉強科研生活的方方面面。在德國作訪問學(xué)者時，剛開始鄧玉強聽不懂英文，于是他就多聽、多說、多練，一個多月后就能用英文進行順暢交流。在進行科學(xué)實驗方面，他也不斷學(xué)習(xí)、反復(fù)琢磨，克服了許多困難和障礙。

德國的同事評價他：“在和鄧玉強工作的過程中，他的個人能力給我留下了深刻的印象。他積極參與我們的討論，能快速地掌握新知識。他是個極有條理的人，也非常值得信賴。”

“創(chuàng)新的方法不是一蹴而就的，需要經(jīng)過大量分析和思考才能獲得。靈感只在瞬間閃現(xiàn)，需要做充足的準(zhǔn)備才能抓住它。”鄧玉強說，思路不通時，他就會一直琢磨，走路、坐車、睡前都是他的思考時間。他覺得，只要念念不忘，“總有一天能豁然開朗。”

對于項目、經(jīng)費、榮譽等，鄧玉強表現(xiàn)得相當(dāng)“佛系”。“項目越多，花在答辯、寫材料上的時間就會越多。對我來說，經(jīng)費夠用就行了。”他淡然地說，“我更關(guān)注的是經(jīng)費的投入與產(chǎn)出比，要讓手頭的經(jīng)費發(fā)揮出更大的作用。相比之下，我更享受埋頭在實驗室的時光，取得新的成果才是讓我最高興的事。”