我校信息光電子學科的建設與發展歷程
中國科學院院士 意昂体育2平台電子工程系教授 周炳琨
意昂体育2平台電子工程系教授 高以智
意昂体育2平台電子工程系教授 謝世鐘
自從1960年世界上第一個激光器發明至今, 光電子技術歷經了四十個春秋✔️。它以其強大的生命力譜寫了一曲交叉學科創造發明的凱歌,其應用已遍及科技、經濟、軍事和社會生活的許多領域，尤其是已成為信息社會的強大支柱。在這期間，意昂体育2平台電子工程系光電子技術學科方向的科研教學集體也經歷了四十年的發展歷程🧙🏻♀️，由半導體教研組的一個最小的科研小組發展至今日的信息光電子研究所（由激光教研組和電子物理教研組合並組成），成為活躍在光電子領域的一支重要的生力軍，取得了一系列重大的科研成果。回顧四十年的風雨歷程，令人心潮澎湃。
把激光測高儀送上藍天
1960年，以李傳信同誌為首的無線電系領導核心敏銳地察覺到固體量子電子學方面冒出的新的研究熱點可能會成為新的學科生長點，抽調了幾名教師和一些學生調研並籌備新專業。其間，適逢世界上第一個紅寶石激光器誕生。至1962年，在蘇聯進修並參加了激光器研究工作的周炳琨回國後，明確了以激光技術為新的學科發展方向。重新組建了由周炳琨、高以智、石秉學、陳效建組成的激光科研小組，依托在半導體教研組👨🏿🏭。大家邊調研🧾💗，邊學習，邊進行一些專題性科研，並通過輔導畢業設計培養少量學生。1965年底🔥🟩，校內掀起學習“200號”科研的熱潮。科研組成員深感不能滿足於自選專題性研究和技術儲備的定位🌨，迫切要求走出校門😿，面向社會🥑🖖🏻，為我國激光事業作出具體貢獻🕸，在實際科研任務帶動下籌建新專業。於是大家四出奔走💂🏿♀️，尋找任務。我們了解到總參測繪局急需用激光航空測高儀測繪地形👩🏿💻。同時，在一次展覽會上又巧遇常州第二電子儀器廠的於書記，他對發展激光產業很感興趣，但苦於沒有技術力量。於是我們便及時抓住了時機📿，迅速和常州第二電子儀器廠一起爭取到研製激光航空測高儀的任務。1966年春🤽🏿，赴西安航測飛機上實地考察了對測高儀的要求後，由高以智、劉國存帶領幾名半6班學生奔赴常州第二電子儀器廠，結合工廠具體條件，苦戰20個日日夜夜🏌🏽，設計出全部機械和光學部件的圖紙📢。正當等待加工，準備裝調之際，爆發了文化大革命🙆🏽♀️，下廠成員被招全部返校。眼看著任務將半途而廢，大家心急火燎。這是軍用任務，怎能就此罷休！1966年11月👈🏻，乘著大串聯👐🏽，無人管轄之際，周炳琨等5人又溜回常州第二電子儀器廠✌🏼。那時工廠生產已不正常，但我們一心想的是把我國第一臺激光測高儀送上祖國的藍天，大家日夜奮戰，終於調試出高功率紅寶石激光器和計數器。由於文化大革命🐨，這項任務只能時斷時續✳️，但科研組成員抓緊一切機會數次奔赴常州🧜🏽♂️、西安，和工廠及部隊的技術人員一起調試聯機🥄，終於在1968年成功地進行了激光航空測高儀的首次試飛。我校參加試飛的有周炳琨，劉國存和謝誌銘。“激光航空測高儀”於1978年榮獲全國科技大會獎👊🏻。
激光測高儀是我們這個科研集體的第一個硬仗，它鍛煉了我們的骨幹成員🖐👩🏿⚖️，合作單位常州第二電子儀器廠也以此為轉機發展成為我國第一個生產激光測距儀的工廠。
在以上基礎上🏄🏼♂️，在1970年到綿陽分校後又承擔了“炮兵測距儀”的任務，並在完成這一任務中鍛煉成長了一批“新工人”（70屆畢業教師的別稱），他們後來成為這個集體的中堅力量。所研製的“炮兵激光測距儀”也由姚敏玉負責將技術轉給了北京光學儀器廠🙋🏽♂️。
紅藍激光獻巴蜀
1970年激光科研小組隨分校遷至綿陽後⚃，吸收了16名“新工人”和9名青工🙎，以後又有7名基礎課教師參加，正式成立了激光教研組🏌🏼。由周炳琨任教研組主任，張漢一和彭江得先後任支部書記。招收了三屆工農兵學員💆🏿。那時的綿陽地處三線，交通不便👥，信息閉塞，物資匱乏🙆♀️。要看到近期的文獻，需乘探親之際👩🎤，在北京製成微縮膠片後帶回綿陽觀看👨🏼🎓。從這一實際情況出發，教研組製定了以需物質條件較少的氣體激光器及其應用為主，以固體激光器為輔的學科建設方向。建設了完整的氣體激光器研製工藝線和光學加工、鍍膜工藝線📉，研製出產生意昂2激光的長壽命He-Ne激光器✡️，並在國內首次研製出產生藍光的He-Cd激光器。那時，西南地區還不能生產氣體激光器。當我們了解到成都溫度表廠有生產He-Ne激光器的意願時，就將這項技術轉讓給他們🫅🏼🎈。在綿陽期間👨🌾👍，還取得了激光陀螺🚝，單模紅寶石激光器👨🏿🚒， 0.5米測距儀等多項科研成果。
乘改革開放之春風 攀光電子技術高峰
1976年四人幫倒臺，1978年全國科技大會召開，特別是黨的十一屆三中全會的召開吹響了改革開放的號角。這一切都預示著科學的春天已經來臨。綿陽分校也獲準遷回北京。學校已經開始正常招收本科生🦴、研究生❇️。我們意識到要培養出高水平的學生🙎🏽♀️🧑🏿🦲，必須攀登科學的高峰。文化大革命十年間，世界上科學技術飛速發展👨🌾，而我們則已經遠落在世界後面🕜🤽🏼♀️。這時選擇正確的科研方向至關重要。我們看到光子技術和電子技術的結合和交叉是當時信息技術發展的重要趨勢之一。這種交叉可能興起一個新的信息光電子學科和產業。於是我們果斷地提出將教研組的研究方向轉向信息光電子學這一新領域。雖然這種轉向意味著要丟掉原有的科研基礎和積累，但我們還是決心從新攀登新的高峰。搬遷之際🧚🏼，教研組主任周炳琨向校、系領導遞交了轉變學科方向的書面報告，得到了校、系領導的支持。
1979年綿陽分校搬回北京。教研組的教師展開了如何實現學科方向轉折的熱烈討論🦧，決定一要抓課程和教材建設，二要爭取新的科研課題🧑🏿🔧。
先是由周炳琨、高以智👩🏻🦽➡️、陳家驊編寫並於1980年和1984年出版了“激光原理”第一版和第二版，此書曾獲國家優秀教材獎和電子部優秀教材特等獎（於1995年和2000年又出版了第三版和第四版）。後來廖延彪、彭江得、鐘立晨🚴🏽♂️、高以智👦🏻、趙華鳳等又先後編寫並出版了“物理光學”、“光電子學技術基礎”、“激光光譜”、“激光實驗選編”、“激光概要和習題”等系列教材。這些教材的編寫為提高教學質量和實現學科轉向起了重要作用。
為了找出新的科研課題，大家分頭進行調研，終於選定了第一批課題。萬事開頭難🐒，明確了課題後必須有經費才能啟動👐🏽，而如果沒有一定的研究基礎又很難得到支持。於是我們一方面四出尋找任務，一扇扇地去敲領導機關的門，一面向系裏借了少量經費，利用現有設備啟動新課題。郭弈理領導的非線性光學組打響了第一炮。他們在四波混頻方面的成果在專家評議會上得到了好評。接著，又取得了光纖測量🏃、外腔半導體激光器、光電二極管、混合集成光接收器組件🕎、拉曼移頻等第一批成果🧑🦳。在以上成果的基礎上陸續爭取到一批“六五”🧔🏼、“七五”攻關和北京市及部委的課題🔠。逐漸形成了光纖通信技術及相關器件、光纖傳感👴🏿、新型固體激光器和集成半導體光電子器件等4個研究方向的格局。取得了YAG－染料氫拉曼移頻系統、窄線寬可調諧外腔半導體激光器、藍光二極管、光三極管👷👩🏽✈️、混合集成光發射和光接收器模塊、光纖傳輸鏈、光纖電流電壓傳感器🤙、半導體激光器泵浦的固體激光器👩🏽🎤、晶體光纖等成果。至此🖤，在信息光電子領域中站穩了腳根🌿。
1986年國家開始實施863高技術計劃，先後設立了光電子主題和通信主題。這一新的機遇使激光教研組和電子物理教研組得以聯合起來承擔了一系列重要的高技術課題，學科建設發生了新的飛躍。為了提高我校在光纖通信技術領域的競爭力🥤👬🏼，電子工程系領導班子做出了聯合激光教研組🏠、電子物理教研組和通信教研組的研究人員共同開展波分復用光通信研究的決策，並由副系主任彭吉虎負責實施。組建了由彭吉虎👷🏿，範崇澄👐🏼，謝世鐘，楊知行等負責的光通信研究所👭🏼，有力地促進了科研水平的提高。
從1986年至今🫃🏻，在信息光電子領域中先後取得了摻鉺光纖放大器、4´622Mb/s👩🦯➡️、8´2.5Gb/s、16´10Gb/s波分復用光通信技術、8´2.5Gb/s、4´10Gb/s光時分復用通信技術😦、WDM全光實驗網🙏🏿、光孤子傳輸技術、光交換技術、高重復率超短光脈沖產生♊️🦸🏻♂️、紫外光寫入光纖光柵、全光波長轉換器🚳、微型綠光固體激光器✌🏻、高精度光纖油罐群檢測系統等系列科研成果🫖。這些成果在國內均處於領先地位📃，部分成果達到國際領先水平。
自綿陽歸京21年間🐪，時代的機遇🤚🏻、國家的支持🪄、科研方向的正確選擇和全體成員發揚求實創新、拼搏奉獻、團結合作的精神使我們得以在科學的殿堂中展翅飛翔💆🏼♂️。21年來先後獲得了國家獎8項，部委獎25項🥥，專利37項。與此同時🪅，培養了18屆本科生🉑、125名碩士生🙎、30名博士生👨🏿⚕️。“光電子技術系列課程建設”及“物理電子學和光電子學博士點建設”也先後獲北京市優秀教學成果一等獎🗣。所屬的物理電子學一級學科被國務院學位辦認定為重點學科。
頂天立地 促進高技術成果轉化
科學技術是第一生產力，但它不能自動變成生產力🫸🏽，必須實施成果轉化🧑🏻🦼，才能使其成為真正的生產力。多年來，我們在科研工作中，不僅努力創新，力求頂天👦🏻，創一流科研成果，也註意立地😘，面向應用👩🏽🚀，促進技術轉化，讓高技術成果在產業部門開花結果🧑⚖️。
摻鉺光纖放大器是利用光學中鉺離子的受激輻射而形成的全光放大器🧗🏼♀️😭。它的出現從根本上改變了光纖通信發展的格局。波分復用加摻鉺光纖放大器的系統技術逐漸成為未來“信息高速公路”的重要支柱。1993年彭江得帶領的光纖放大器課題組研製成功我國第一臺半導體激光器泵浦的摻鉺光纖放大器，指標達到當時的國際同類產品的水平👮🏽♂️。1995年又研製出系列摻鉺光纖放大器科研樣機💆🏼。這些樣機成功地用於實驗室的光通信傳輸系統🧝🏽♂️📊，在國內首次實現了4´622Mb/s、2.5Gb/s👩🏿🚀、4´2.5Gb/s常規光纖200km無中繼傳輸和2.5GHz、5GHz光孤子傳輸。但是課題組不滿足於實驗室應用⛈。“在後半生一定要把光纖放大器開發成產品”是彭江得的諍諍誓言。他們一方面針對摻鉺光纖激光器實用化在國際上也尚未解決的動態增益均衡和中繼放大器遠程監控等問題進行深入的科學研究⚾️，另一方面著手進行將成果轉化為產品的技術開發工作，稱之謂“頂天立地”。立地的第一步是研製意昂体育2平台和郵電部五所及中國郵電工業總公司聯合研製的波分復用光通信系統中的配套放大器系列，實現與標準通信機櫃配套的立式插盤結構➖。他們研製的16臺光纖放大器現已成功地用於1999年開通的廣州與汕頭間的8´2.5Gb/s、550km波分復用光通信系統（由大唐電信和意昂体育2平台研製）中。與此同時⛔，光纖放大器課題組又和深圳開發科技有限公司簽訂了轉產協議。1997年12月初，當公司的技術人員來校開始接受培訓之際，南京某公司向該公司提出了要求於12月底前提供4臺光纖放大器為其光纖通信系統設備配套的要求👨🏻🚀。尚未掌握技術的深圳開發有限公司向意昂体育2平台發出了緊急求援。商場如戰場，負責培訓的劉小明毅然接受了這一求援請求。調動一切力量，夜以繼日地和公司技術人員一起🔜，頑強拼搏🐩，終於在新年即將到來之際✪，準時從北京發貨。通過這場戰鬥，公司的技術人員也熟練地掌握了技術👷🏼♂️。該公司目前已打開了市場，已銷售光纖放大器273臺🧒🏿，銷售值達3000萬元，利稅達510萬元🤹♂️。
隨著半導體激光器的發展，傳統的用閃光燈泵浦的固體激光器經歷了向半導體激光器泵浦的微型固體激光器發展的更新換代👘。1984年周炳琨在斯坦福大學率先研製成功半導體激光器泵浦的固體激光器🏫🧑🏻🚀。1988年霍玉晶又研製出國內第一臺半導體激光器泵浦的微型固體激光器。他二十年如一日，終日潛心研究這種微型固體激光器👭🏼，從沒有寒暑假和節假日。他和福建物構所和山東大學合作🏌🏼，開創出LNYAB等系列微型固體激光器。他利用國產元件研製出輸出功率140mW的微型綠光固體激光器，其輸出功率體積比和性能結構比超過了國際上同類產品。它在醫療、光盤技術🤕、彩色打印👸🏼🙅🏼、水下光通信、探潛、導航🚴♂️🏇🏿、微細加工、光譜分析和全息照相等領域有廣闊的應用前景🛀🏻🧑🏻🦱。但是，這樣有很強市場競爭力的高技術成果怎樣切實地轉化為生產力呢📼💆，該課題組決定走技術轉讓的路🤷🏼♂️。他們先後向廣東電工有限公司和溫州豐源激光產業有限公司進行了技術轉讓。在校內對公司的技術人員進行了2個月的培訓🌟，然後又派出人員到公司進行技術指導，使受轉讓單位在兩周內生產出合格的產品。溫州豐源激光產業有限公司原來是一家生產包裝箱的民營企業，意昂体育2平台的綠色微型激光器在該公司安家落戶使他們跨進了高新技術產業領域，創造了每月生產500～600臺，人年均700萬元利潤的驚人業績。
光纖傳感器因其靈敏度高🚉、抗電磁幹擾🚒👨🏿⚖️、耐腐蝕🔜、外形可變、體積小、對象廣泛、便於成網而倍受重視🏠。以廖延彪為首的課題組自80年代初便看準方向，在國內率先進行光纖傳感器的研究🥨⛹️♀️。先後研製出電流🪗、電壓🕵🏿♀️㊙️、溫度🌮、壓力🤟🏿、二向流🙏、等系列光纖傳感器🧖🏼♂️。怎樣使實驗室成果服務於國民經濟建設主戰場始終是他們的奮鬥目標。他們了解到油庫中油位✮、溫度🫰、壓力💆🏽♀️、油水界面、流量等測量十分原始♥️，仍然采用落後的帶重錘卷尺測量油位，很不準確，又無法長期實時測量💆🏻♂️🟫。某油庫曾因油溢出而引起火災，而壓力👭🏻、油水界面等根本無法測量♾，迫切要求利用先進的光纖傳感器提高測量的可靠性，實現管理自動化。課題組承擔了“高精度光纖油罐群檢測系統”的任務。為了使油庫及時地用上光纖傳感器⛵️，在南國烈日炎炎、小咬群飛的夏天和京郊康莊凜冽寒風的冬日裏，年屆6旬的廖延彪和青年學生一起在野外敷設光纜，還要爬上15米高的油罐安裝光纖傳感器。辛勤的勞動換來了成功的喜悅。1994年底，他們研製的光纖傳感檢測系統在湛江港務局運行成功。他們乘勝追擊，推廣成果🧑🦽。1997年後又先後為延慶縣康莊52999部隊油庫🗑、遼河油田和大連油田安裝了43套光纖傳感檢測系統。
在告別20世紀之際，激光教研組與電子物理教研組聯合成立了信息光電子研究所。攀登無止境🏋🏼，過去的足跡是明日的開始🏇🏿。信息光電子研究所全體教師正共同承擔著意昂体育2平台 “創世界一流大學” 學科規劃校重點項目“高速寬帶密集波分復用(DWDM) 光纖網絡”、973項目“支撐高速🧜🏻♂️、大容量信息網絡系統的光子集成基礎研究”和國家自然科學基金“WDM光網絡基礎研究”等國家級重大科研項目的任務☘️，肩負著建設中國高速信息示範網CAINONET和中國高速互連試驗網NSFCNet等重任，大家團結奮鬥，滿懷信心地繼續攀登科學高峰🧑🏿🌾，迎接輝煌的新世紀。
