| 借鉴/启示/前瞻/趋势 | 演讲全文 | 著名签名档 | 思考平台 | 全排行榜 | 求同存异 | 现象/性质/特征/效应 | 名言名句 | 打破惯例/改变认识/观念更新 |
您当前的位置:首页 > 启迪思维 > 演讲全文

何祖源:感知世界 造福人类

时间:2013-04-18 19:35:12  来源:  作者:

求学

  去年回到了阔别多年的母校,来到光纤国家重点实验室任职,真是百感交集。

  1980年高中毕业,第一次出远门进入交大电子工程系求学,迄今已经30多年过去。虽说校园已不再是自己和朝夕相处的伙伴们度过了青春岁月的“法华镇路分部”和“华山路本部”,而是美丽却又陌生的“闵行校区”,虽说教导过自己的老师们也都早已退休,硕士时的导师张美敦教授也已故去,在这所大学里经过的点点滴滴却一直伴随着我。

  现在的交大光纤国家重点实验室,在上世纪80年代初,是国内最早成立的光纤技术研究所。本科毕业后,满怀着学习当时国内刚刚兴起的光纤通信技术的憧憬,我进入交大光纤所攻读硕士。而在那里,我第一次接触到国际上刚出现的光纤传感技术,了解到光学纤维不仅仅可以用作光通信的传输媒介,还可以用于“传感”,用于感知世界万物。由此开始,研究光纤传感技术,以期为人类造福,也成为自己一生的追求。

  “传”,传输、传导;“感”,感知。在光纤中传输的光波的特性,诸如光的强度、频率(或波长)、相位、偏振态,会随着光纤外的环境变化而改变。因此,光纤也可用于开发各式各样的传感装置,用于感知各种被测量,例如温度、应变、应力、旋转、振动、声压、磁场、电场、电流、化学成分、气体浓度、辐射,等等。光纤传感具有体积小、重量轻、绝缘、耐环境等许多独特的优点,能够应用于许多传统传感设备无法应用的场合。例如,有些地方不能使用电传感,像石油油库等储存易燃易爆品的地方,用电引起的电火花是极为危险的;而像发电站、变电站等会产生高压电和强电流的地方,电传感设备因为是导体,使用起来也极为困难,成本高昂。光纤的主材料是石英玻璃,是绝缘体,不会受上述环境的影响,可以安全放心地使用。在许多应用领域,光纤传感可以实现传统传感技术难以达到的性能,例如,用于导航和姿态控制的光纤陀螺,用于水下声波探测的光纤水听器。

  当时在交大光纤所,我的硕士研究课题就是关于光纤水听器的基础研究。我至今还清晰地记得自己第一次在示波器上看到实验波形和自己的理论推算结果完全一致时的欣喜:“物理”和“数学”,真是这么一致;我也忘不了看到自己研究出的信号解调方法在导师的科研项目中派上了用场的喜悦。在交大光纤所,我第一次投稿参加了国际会议,报告了自己的研究结果。在80年代初,硕士生去参加国际会议还不像现在这么普遍。我明白了:自己喜欢做研究,也对光纤传感技术感兴趣。

  科研

  1987年硕士毕业后我去了当时的华东工学院(现南京理工大学)任教,因为招聘的老师说,他们那儿刚拿了一个光电检测方面的国家大项目,可以让我继续做有关的研究。

  几年后,我获得机会来到日本东京大学留学。东京大学电气电子工学系是世界上第一个以Electrical Engineering命名的系科,历史上人才辈出,在光纤技术领域也是群星璀璨。我导师的导师,已故大越孝敬教授,在世界上第一个将光波在光纤中的传播用麦克斯韦尔方程解析出来,被誉为光纤之父之一。我在国内读硕士时,那个年代学光纤的人,都读过他写的教科书。我的导师保立和夫教授,是国际上光纤传感领域的先驱者。东京大学浓厚的学术研究氛围,先进的研究环境,特别是学识渊博却和蔼可亲、毫无架子、随时愿意帮助学生的老师,使我如鱼得水。尽管碰到过各种各样的困难,研究工作总体上进展顺利。进入东京大学第一年,研究成果论文就成功地被世界最高光电子大会CLEO的难度最高的Post-deadline Session录取。

  东京大学博士毕业之后留校担任助教,在去美国工作两年之后,又回到东京大学担任讲师,再一步一步地从副教授做到教授。在东京大学任教期间,多年来我的研究室还汇聚了不少中国学生。2005年,当时的中国驻日大使王毅先生还专门来到我的研究室参观视察。

  光纤传感

  海外岁月中,我的研究工作主要集中在分布式光纤传感和光纤传感网技术领域。由于光纤具有“传”“感”合一的特点,光纤传感特别适合于分布式的以及多点式的网络化应用。在原理上,人们可以把一个所需要的被测量的值,作为沿着光纤长度的位置的函数而加以确定,而且,这个分布函数的时间变化也可以同时获得。这种独特的功能,开辟了为传统的测量技术所无法提供的无穷无尽的产业应用的可能性。例如,光纤传感技术使得对于高层建筑、桥梁、大坝、航空器、压力容器、发电机、等等大型关键性构筑物中的应变空间分布的连续监测成为可能,因而成为“智能结构”和“智能材料”新兴跨学科领域的具有代表性的关键技术,并且是构成安全安心社会的“物联网”的重要基础技术。

  我们做得最早也最久的一项工作是光纤到户网络的故障诊断。目前,世界各国光纤到户正在迅速普及中。用户端越来越多,意味着出故障的概率也越来越高;而故障检测却一直缺乏有效的方法。在这方面,我们团队发明了基于光相干合成法的高精度高速光相干域反射计技术,为通信网络的安全维护,提供了有力的工具。在分布式光纤传感领域,我们发展了基于布里渊散射的光相干域技术,一直保持着空间分辨率和采样速率两项关键指标的世界领先记录,并创造性地利用动态声波光栅,解决了温度和应变同时测量的难题,推动了桥梁、大坝等大型构造物的安全监测技术的发展。

  地震预测

  在地球上,最大的构造物,就是地球本身;而地震是人类面临的最大自然灾害之一。据统计,仅本世纪以来全球所发生的一系列巨大地震灾难,就已造成70多万人丧生。自古以来,人类便开始探索观测、预测地震的方法。从东汉张衡的地动仪,到从云彩、动物进行预测,直到现在通过精密的仪器试图作出更准确的预测,人类与地震灾害对抗的历史从未中断过。进入新世纪以来,一场又一场触目惊心的地震灾害让人们对于准确进行地震预测的期待更加迫切。前几年,在从事分布式光纤传感网的研究中,我常常想到,能不能将光纤传感网结构安全监测技术进一步发展,用于地球本身的监测?

  然而,地震预测预报既是地震学界的重要目标,同时也是世界性难题。经过多年的努力,相关的研究探索取得了许多成果和进步,但是并没有突破性的进展。其重要原因在于,人们对地震孕育和发生的物理过程的认识还很有限或不完整。而制约人们认识地震演化规律的最根本原因在于,对孕震环境的探测及地震孕育过程的观测能力在某些关键环节存在严重不足。为了回答“为什么会发生地震和地震如何发生”这一问题,必须建立现代化的孕震过程检测技术和仪器设备,整合地震和大地测量数据资料,并以此为基础,明晰地震孕育过程的机理,以实现地震预测预报的长远目标。

来顶一下
返回首页
返回首页
发表评论 共有条评论
用户名: 密码:
验证码: 匿名发表
推荐资讯
相关文章
栏目更新
栏目热门