海理工大學光電信息與計算機工程學院大樓10 層,除了節假日、開會和出差,已經79 歲高齡的中國工程院院士莊松林都會堅持來這里上班。
莊松林像一縷光,做人耐心溫和,做事卻不畏艱險,勇往直前。在科研的道路上,他引領了光學系統CAD、光學像心理物理實驗研究、非相干光學信息處理及彩虹全息技術和硒化鎘液晶光閥等多個光學領域的發展。在產業化的道路上,他帶領的太赫茲團隊先行先試,打通了一條高校科技成果轉化的通途,為后來者提供了寶貴的經驗。
“如果用一種光來形容的話,我希望自己是可見光,因為看得見,感到很實在。”莊松林說。
太赫茲團隊從“1”到“10”
提到莊松林的團隊,就會想到太赫茲。太赫茲電磁波是一種波長介于紅外線和手機無線電波之間的電磁波。一直以來,太赫茲由于缺乏有效的激發手段,被認為是電磁波段 “最后的處女地”。直到上世紀90 年代,科學家開始研制太赫茲源和檢測器,并發現了它的很多優越性能。2004 年,美國麻省理工學院將太赫茲技術評為“改變未來世界的十大技術”之一。2005 年,日本將其列為“國家支柱十大重點戰略目標”之首。
莊松林院士也敏銳地感覺到太赫茲技術在未來科研中的重要性,邁出了太赫茲技術應用的第一步。2008 年,上海理工大學開始在太赫茲領域進行應用性領域的差異性布局,針對其影像方面的優異特性,太赫茲可用于機場和地鐵安檢,醫院里快速檢測血液中的腫瘤細胞;針對其波譜方面的特點,太赫茲可用于出入口和海關檢驗檢疫、藥物和地溝油檢測等。
莊松林介紹說,太赫茲波譜信件檢測儀、太赫茲波譜液體檢測儀兩款產品正在上海一些單位使用,僅耗時0.1 秒,就能檢測出一封信件是否夾帶變異生物種子、病毒、嗎啡等危險物質,一瓶液體是否有安全隱患。太赫茲如此神奇,這是因為每種物質都有特定的波譜。對于有機物來說,都是由碳氫氧氮四種元素組成的,普通光學檢測儀探測到的各種有機物波譜差別不大,所以很難識別。而太赫茲波與各種有機物大分子集團共振后,探測到的波譜則差別明顯,能實現對危險有機物的快速、無損、非接觸識別。這兩種設備的體積都和飯盒差不多,能隨時隨地與安檢傳輸線匹配,使用起來十分便捷。
2017 年6 月,上海上理太赫茲科技有限公司與中國兵器北方光電集團有限公司等共同出資,創辦了華太極光光電技術有限公司。截至目前,公司已將上理工的3 種實驗室樣機轉化為產品。
而在影像方面,與X 光相比,太赫茲不會造成輻射傷害,卻能清晰地檢查出物質的各種成分,因此備受機場和地鐵安檢部門的青睞。莊松林介紹說,但目前已經少數應用的太赫茲安檢儀都是被動式的,一旦人體和外部環境溫度相近,就很難準確成像,并且還存在死角等問題。莊松林團隊開發的主動式太赫茲安檢儀,通過綜合孔徑掃描的方法,解決了死角問題,并且不會因為溫度變化而影響成像效果。“目前已經升級到第4 代了,設備還在調試。”
“在科技成果轉化的道路上,太赫茲團隊已經從‘1’走到了‘10’,但離實現真正產業化的‘100’,還有很長的一段路要走。”莊松林感慨說。不久前,太赫茲波譜與影像技術省部共建協同創新中心獲得教育部批準,太赫茲波譜與影像技術協同創新有了更大的平臺,離產業化的道路也越來越近。
除了太赫茲,近年來莊松林團隊已有多個自主研發的產品投入生產。如全球首款可定位的“膠囊內窺鏡”,已經在全球多個醫院投入使用;優熠觸摸屏閱報欄,已用在“遼寧號”航空母艦上,并成為人民日報閱報欄觸摸屏供應商;還有我國首臺自主研發的3D 放映機,萬達、華誼兄弟都已投入使用。
光學“聯盟”的“超級隊長”
包括太赫茲團隊在內,莊松林院士帶領的光學工程團隊共有6 個課題組、71 名學者、研究生200 多人。如此龐大的光學“聯盟”,莊松林是如何做好這個“超級隊長”的?
作為太赫茲團隊的技術骨干,朱亦鳴對莊院士給予自己的支持有著一份特別的感謝。2008 年,遠赴東京大學攻讀電子工學博士學位的朱亦鳴學成歸來,當時他在光伏、太赫茲領域舉棋不定時,“與其分散精力,不如靜水流深,集中拳頭,搞出真正有影響力的研究……”莊院士的一席話讓他真正下定決心撲進太赫茲領域。
“你所講的這一句有出處嗎?已經證實是正確的理論了嗎?”面對自己的研究生,胡金兵老師常常拋出這樣的“問號”,引導學生主動查閱資料、發現問題。“這種教學方法是我從莊院士那里‘偷學’來的。在我博士期間匯報時,他一眼就看出我的問題出在哪里;但是他從來不會直接指出來,而是通過質疑和追問,讓我自己反思找出漏洞。這種方式使我受益匪淺,如今我在莊院士的引導下,改變了‘人生軌跡’,成為了一名教師、一名研究人員。我希望能將莊院士所帶給我的影響傳遞給更多的年輕人,讓他們也能感受到莊院士的治學精神。”
團隊中另一位骨干張大偉,對第一次見到莊老師的情景記憶猶新:“那時我剛畢業來到學院,給莊老師打電話說,想去匯報研究方案思路,結果他直接說‘我來找你吧’。”在張大偉看來,沒架子、對年輕人關心、學術至上,是他對莊老師的第一印象。
博士生桂坤對此深有體會:“我研究的光子晶體屬于可見光波段,在和莊院士交流的過程中,他根據我研究的具體內容,建議我可以考慮向另一個課題組涉及的太赫茲方向靠攏。這是我之前沒有想到過的,在之后的學習中,我不再圍著自己的方向‘閉門造車’,而是有意識地根據莊院士的建議做出改變。這不但拓寬了我的科研思路,更使我的研究有了突破性的進展。”
“做研究,沒想那么多,就想把自己領域里的東西沖到可以與世界同步,甚至更前的水平。”莊松林令人崇敬的不僅僅是他的學術成就,更是他始終與時俱進、樂學善思的學術態度。作為光電學院的院長、學科帶頭人,莊松林像一座燈塔屹立在“光學”的岸邊,用他的光芒為“船只”照亮前行的路。