庄松林院士—太赫兹领域的“超级队长”

2019-05-10 11:02:22 来源: MEMS
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上海理工大学光电信息与计算机工程学院大楼10层,除了节假日、开会和出差,已经79岁高龄的中国工程院院士庄松林都会坚持来这里上班。

 

庄松林像一缕光,做人耐心温和,做事却不畏艰险,勇往直前。在科研的道路上,他引领了光学系统CAD、光学像心理物理实验研究、非相干光学信息处理及彩虹全息技术和硒化镉液晶光阀等多个光学领域的发展。在产业化的道路上,他带领的太赫兹团队先行先试,打通了一条高校科技成果转化的通途,为后来者提供了宝贵的经验。

 

 

“如果用一种光来形容的话,我希望自己是可见光,因为看得见,感到很实在。”庄松林说。

 

太赫兹团队从“1”到“10”

提到庄松林的团队,就会想到太赫兹。太赫兹电磁波是一种波长介于红外线和手机无线电波之间的电磁波。一直以来,太赫兹由于缺乏有效的激发手段,被认为是电磁波段 “最后的处女地”。直到上世纪90年代,科学家开始研制太赫兹源和检测器,并发现了它的很多优越性能。2004年,美国麻省理工学院将太赫兹技术评为“改变未来世界的十大技术”之一。2005年,日本将其列为“国家支柱十大重点战略目标”之首。

 

庄松林院士也敏锐地感觉到太赫兹技术在未来科研中的重要性,迈出了太赫兹技术应用的第一步。2008年,上海理工大学开始在太赫兹领域进行应用性领域的差异性布局,针对其影像方面的优异特性,太赫兹可用于机场和地铁安检,医院里快速检测血液中的肿瘤细胞;针对其波谱方面的特点,太赫兹可用于出入口和海关检验检疫、药物和地沟油检测等。

 

庄松林介绍说,太赫兹波谱信件检测仪、太赫兹波谱液体检测仪两款产品正在上海一些单位使用,仅耗时0.1秒,就能检测出一封信件是否夹带变异生物种子、病毒、吗啡等危险物质,一瓶液体是否有安全隐患。太赫兹如此神奇,这是因为每种物质都有特定的波谱。对于有机物来说,都是由碳氢氧氮四种元素组成的,普通光学检测仪探测到的各种有机物波谱差别不大,所以很难识别。而太赫兹波与各种有机物大分子集团共振后,探测到的波谱则差别明显,能实现对危险有机物的快速、无损、非接触识别。这两种设备的体积都和饭盒差不多,能随时随地与安检传输线匹配,使用起来十分便捷。

 

2017年6月,上海上理太赫兹科技有限公司与中国兵器北方光电集团有限公司等共同出资,创办了华太极光光电技术有限公司。截至目前,公司已将上理工的3种实验室样机转化为产品。

 

而在影像方面,与X光相比,太赫兹不会造成辐射伤害,却能清晰地检查出物质的各种成分,因此备受机场和地铁安检部门的青睐。庄松林介绍说,但目前已经少数应用的太赫兹安检仪都是被动式的,一旦人体和外部环境温度相近,就很难准确成像,并且还存在死角等问题。庄松林团队开发的主动式太赫兹安检仪,通过综合孔径扫描的方法,解决了死角问题,并且不会因为温度变化而影响成像效果。“目前已经升级到第4代了,设备还在调试。”

 

“在科技成果转化的道路上,太赫兹团队已经从‘1’走到了‘10’,但离实现真正产业化的‘100’,还有很长的一段路要走。”庄松林感慨说。不久前,太赫兹波谱与影像技术省部共建协同创新中心获得教育部批准,太赫兹波谱与影像技术协同创新有了更大的平台,离产业化的道路也越来越近。

 

除了太赫兹,近年来庄松林团队已有多个自主研发的产品投入生产。如全球首款可定位的“胶囊内窥镜”,已经在全球多个医院投入使用;优熠触摸屏阅报栏,已用在“辽宁号”航空母舰上,并成为人民日报阅报栏触摸屏供应商;还有我国首台自主研发的3D放映机,万达、华谊兄弟都已投入使用。

 

光学“联盟”的“超级队长”

包括太赫兹团队在内,庄松林院士带领的光学工程团队共有6个课题组、71名学者、研究生200多人。如此庞大的光学“联盟”,庄松林是如何做好这个“超级队长”的?

 

作为太赫兹团队的技术骨干,朱亦鸣对庄院士给予自己的支持有着一份特别的感谢。2008年,远赴东京大学攻读电子工学博士学位的朱亦鸣学成归来,当时他在光伏、太赫兹领域举棋不定时,“与其分散精力,不如静水流深,集中拳头,搞出真正有影响力的研究……”庄院士的一席话让他真正下定决心扑进太赫兹领域。

 

“你所讲的这一句有出处吗?已经证实是正确的理论了吗?”面对自己的研究生,胡金兵老师常常抛出这样的“问号”,引导学生主动查阅资料、发现问题。“这种教学方法是我从庄院士那里‘偷学’来的。在我博士期间汇报时,他一眼就看出我的问题出在哪里;但是他从来不会直接指出来,而是通过质疑和追问,让我自己反思找出漏洞。这种方式使我受益匪浅,如今我在庄院士的引导下,改变了‘人生轨迹’,成为了一名教师、一名研究人员。我希望能将庄院士所带给我的影响传递给更多的年轻人,让他们也能感受到庄院士的治学精神。”

 

团队中另一位骨干张大伟,对第一次见到庄老师的情景记忆犹新:“那时我刚毕业来到学院,给庄老师打电话说,想去汇报研究方案思路,结果他直接说‘我来找你吧’。”在张大伟看来,没架子、对年轻人关心、学术至上,是他对庄老师的第一印象。

 

博士生桂坤对此深有体会:“我研究的光子晶体属于可见光波段,在和庄院士交流的过程中,他根据我研究的具体内容,建议我可以考虑向另一个课题组涉及的太赫兹方向靠拢。这是我之前没有想到过的,在之后的学习中,我不再围着自己的方向‘闭门造车’,而是有意识地根据庄院士的建议做出改变。这不但拓宽了我的科研思路,更使我的研究有了突破性的进展。”

 

“做研究,没想那么多,就想把自己领域里的东西冲到可以与世界同步,甚至更前的水平。”庄松林令人崇敬的不仅仅是他的学术成就,更是他始终与时俱进、乐学善思的学术态度。作为光电学院的院长、学科带头人,庄松林像一座灯塔屹立在“光学”的岸边,用他的光芒为“船只”照亮前行的路。

 
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