追逐未來的“追光者”

李微希

神秘的宇宙，通過一只只人造“眼睛”，一點(diǎn)點(diǎn)向我們靠近。通過這一只只“眼睛”，璀璨星空的每顆星星，都變成了一個大大的光球。

參與制作這一只只人造“眼睛”的人中，有這樣一位“追光者”。

他解決了光刻機(jī)鏡頭精密檢測、暗弱天體高精跟蹤、空間碎片快速搜索等國際難題，將天文望遠(yuǎn)鏡盡可能地向遠(yuǎn)、向精、向微觀延伸，一點(diǎn)點(diǎn)揭開宇宙的神秘面紗。

這位“追光者”，就是入選首批重慶英才計(jì)劃的青年拔尖人才馬曉燠。

“別人什么都不給，那我們

就自己做”

出生在四川的馬曉燠，從小對物理和計(jì)算機(jī)特別感興趣，學(xué)計(jì)算機(jī)是他兒時(shí)的夢想。

2002年高考，將目標(biāo)瞄準(zhǔn)浙江大學(xué)計(jì)算機(jī)系的馬曉燠，因分?jǐn)?shù)原因，被調(diào)劑到成都電子科技大學(xué)就讀光電專業(yè)。

“既然被分配到這個專業(yè)，那就只能埋頭苦讀。”專業(yè)未能如愿，馬曉燠曾一度黯然神傷。但通過對光電專業(yè)深入的學(xué)習(xí)，馬曉燠漸漸找到光學(xué)的魅力，研究光、捕捉光漸漸成為他的樂趣。

大學(xué)畢業(yè)時(shí)，成績優(yōu)異的馬曉燠被保送到中國科學(xué)院光電所進(jìn)行碩博連讀。在中科院光電所這片“肥沃”的土壤里，馬曉燠迅速成長，他曾經(jīng)的理論研究，開始轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實(shí)成果。

2009年，剛轉(zhuǎn)為博士研究生的馬曉燠參與了一項(xiàng)研究，主要是對光刻機(jī)鏡頭的檢測設(shè)備進(jìn)行攻關(guān)。

光源和鏡頭是制作光刻機(jī)最核心的技術(shù)，要造出一臺好的光刻機(jī)，鏡頭的檢測設(shè)備尤為重要。

最初，研發(fā)團(tuán)隊(duì)打算向國外直接引進(jìn)設(shè)備。但依靠技術(shù)專利筑起銅墻鐵壁的企業(yè)，不僅不賣設(shè)備，連馬曉燠提出去研究室參觀學(xué)習(xí)的申請都被拒絕了。

“別人什么都不給，那我們就自己做！”無奈之下，馬曉燠下定決心，干脆從引進(jìn)走向創(chuàng)新。他回憶，整個研制過程經(jīng)歷了無數(shù)次頭腦風(fēng)暴，解決了無數(shù)個問題。

兩年時(shí)間，不斷推倒重來，馬曉燠終于研究出光刻機(jī)鏡頭的檢測新算法，將檢測精度數(shù)據(jù)由曾經(jīng)的幾納米降低至一納米以下，精確度大大提高，為我國自主研發(fā)光刻機(jī)奠定了良好的基礎(chǔ)。

“那種滿足感和成就感，至今讓我難以忘懷。”馬曉燠說。

“將不可能變成可能，是我不變的信念”

追光路上，步履不停的馬曉燠，在完成對光刻機(jī)鏡頭檢測設(shè)備的研究后，又爭分奪秒研究起單光子探測技術(shù)。

單光子探測技術(shù)就是探測一個光子的技術(shù)。形象地說，假設(shè)一顆水滴是水的最小單元，打開水龍頭，水就會流出來，用水龍頭可以控制每一顆水滴，量子調(diào)控就像水龍頭一樣，單光子探測器相當(dāng)于探測到滴下來的每一顆水滴。

作為光信號探測能力極限的單光子探測器，一直是世界各國研究和競爭的焦點(diǎn)。

2011年，時(shí)值中科院光電所研發(fā)四米光電望遠(yuǎn)鏡，單光子探測技術(shù)成為四米光電望遠(yuǎn)鏡探測能力變強(qiáng)的關(guān)鍵。

為了加快研發(fā)速度，馬曉燠想在自主研發(fā)的同時(shí)，去購買外國技術(shù)，這一次依舊吃了“閉門羹”。

“很糟糕，相關(guān)的產(chǎn)品國外根本不賣。”馬曉燠說，嚴(yán)格的技術(shù)封鎖，再次讓他轉(zhuǎn)變了想法，既然別人什么都不給，那干脆就自主創(chuàng)新，打破技術(shù)封鎖，掌握核心科技。

明知山有虎，偏向虎山行。單光子探測器的研發(fā)是一個非常復(fù)雜的系統(tǒng)工程，從材料生產(chǎn)、加工到系統(tǒng)集成，必須從零開始探索。

擺在馬曉燠面前最大的三個難題是：單光子信號處理經(jīng)驗(yàn)少、采集數(shù)據(jù)儲備量不夠、單光子脈沖幅度小。

為了解決信號干擾的問題，馬曉燠通過數(shù)千次模擬，找到了串?dāng)_信號產(chǎn)生的機(jī)理，并提出了解串?dāng)_算法。通過這個算法，結(jié)合單光子探測器的探測能力，可以將對天體的跟蹤誤差降低到幾微米之內(nèi)，實(shí)現(xiàn)了對太空天體的精準(zhǔn)捕獲。

為積累數(shù)據(jù)，實(shí)驗(yàn)一做就是3年。“那段時(shí)間，實(shí)驗(yàn)室就是另一個家。”馬曉燠回憶，為實(shí)現(xiàn)對單光子脈沖的有效捕獲和甄別，他對比了上百種器材，有時(shí)試得都想把手頭的材料給扔了。

隨著馬曉燠研究單光子探測技術(shù)的成熟，觀星數(shù)量與亮度比以前提高了10倍，天空所見區(qū)域擴(kuò)大1%至3%，精度提高1倍，在空間對地觀測、深空探測和天文觀測等領(lǐng)域發(fā)揮了突出作用。

2018年5月，馬曉燠成立了重慶連芯光電有限公司，這也是中科院光電所的首個產(chǎn)業(yè)化公司。

“將不可能變成可能，是我不變的信念。”馬曉燠堅(jiān)定地表示。

“追逐光，就是追逐未來”

位于智利的帕穹山頂峰，海拔高度2678米，是地球上最適宜進(jìn)行天文觀測的地方之一。

2016年，中國規(guī)劃在這里建立第二個海外天文觀測基地，并研發(fā)首個海外巡天天文望遠(yuǎn)鏡項(xiàng)目。

因在光學(xué)儀器制造上的杰出表現(xiàn)，2018年，經(jīng)組織遴選，馬曉燠赴南美天文中心任主任助理。

來到智利的馬曉燠發(fā)現(xiàn)，帕拉納爾天文臺的每一臺望遠(yuǎn)鏡，都是光學(xué)、電子、材料等多個制造領(lǐng)域創(chuàng)新的集合，正是這些一流的儀器和裝備匯聚在一起，才構(gòu)成了智利超一流的天文觀測水平。

馬曉燠心里明白，在這里不僅要自主研發(fā)，更要學(xué)會合作，通過合作提升自己，在合作中帶動天文觀測技術(shù)的進(jìn)步和相關(guān)產(chǎn)業(yè)的升級。

為此，馬曉燠抓住每個交流學(xué)習(xí)的機(jī)會。當(dāng)?shù)乜蒲袌F(tuán)隊(duì)尋找地外行星的圖像處理方法給了馬曉燠新的啟發(fā)，他將新方法應(yīng)用在空間碎片快速搜索上，進(jìn)而成功解決了這一國際難題。

不僅如此，為讓中國學(xué)者更好地參與國際合作，馬曉燠積極協(xié)調(diào)安排，讓多名國內(nèi)知名院校的博士參加了南美天文研究中心開展的博士后計(jì)劃。通過這一計(jì)劃，在研究中心運(yùn)用世界最先進(jìn)的望遠(yuǎn)鏡做天體數(shù)據(jù)的采集和測量，取得了多項(xiàng)研究成果。

“追逐光，就是追逐未來。”馬曉燠說。

其實(shí)，追光者，本身就是光。