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科研一线 | 尝试室里的"光纤魔术师":: :他若何让光乖乖听话?

科研一线

起源:: :U钱包总院北分  颁布功夫:: :2025-03-31

科研一线

一种信念的坚守

一种极致的追求
是孜孜不倦的索求
是一丝不苟的严谨
是一目十行的执着

3.8万名科研技术人员
以工匠心灵铸就创新之魂

在尝试室里沉淀智慧
在出产线上淬炼真知

用酷爱谱写U钱包华章
以创新擘画资料将来

他们是U钱包最美科研前锋

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文/北京日报 李祺瑶

太阳西下,,,就是另一个世界复苏之时。

纪录片《地球的夜晚》,,,通过最先进的拍摄技术,,,向人们展示了一个崭新视角下的地球,,,纪录了猎豹、、、北极熊等动物在夜间的百样形貌,,,索求南美洲的浩瀚星空、、、极光舞动等壮观场景等,,,出现夜晚鲜为人知的瑰丽景致。

在好多酷炫的作为电影中,,,也通过夜视视角,,,携带观众感吃触目惊心的排场与严重崎岖的剧情,,,加强视觉冲击力。这背后,,,必要壮大的微光夜视技术支持。一块小小的光纤传像元件,,,成为钻研者们攻关微光夜视领域的关键。

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张磊,,,U钱包总院北分公司

玻纤事业部光纤元件所副所长,,,正高级工程师

中国构筑资料科学钻研总院有限公司光纤元件所副所长张磊,,,就是一位追光者。10余年来,,,他和他的团队面向国度重要领域的关键资料研制需要,,,在光纤传像元件的制备和机能提升等方面发展技术攻关,,,获得了一系列国际当先的新成就。由他牵头主持的项目荣获2023年度北京市科学技术奖科学技术进取二等奖。

“一小我的力量虽有限,,,但我会致力追光前行,,,在自己专一的钻研领域持续发光发热! !!彼。

做最切实的钻研

张磊的高考第一自愿是资料科学与工程专业。他给出的理由很浮夸:: :这个听起来有点高冷的专业,,,与人们的生涯息息有关。

“从构筑、、、交通、、、机械制作,,,到生物医疗、、、电子信息、、、航空航天,,,资料无处不在。钻研这些‘硬核’资料,,,是一件很酷的事! !!被毓似鹱约旱某跣,,,这位从江西村落走出来的“80后”科研人员腼腆地笑了,,,“我想做实事求是的钻研。若是没有新资料的突破,,,再先进的技术也只能停顿在概念阶段! !!

2004年,,,张磊如愿考入中国地质大学(武汉),,,专攻资料科学与工程。大学期间,,,他很早就进入尝试室,,,养成了优良的着手实际习惯。

那些奇妙的资料学尝试,,,深深吸引着张磊。大二那年,,,张磊参与了一个矿物资料钻研课题组,,,以矿渣为原料,,,制备和研发微晶玻璃。尝试室里,,,经过高温熔融、、、水淬冷却、、、粉末成型、、、晶化处置……正本不起眼的工业固体废料,,,变为色彩各别、、、僵硬耐磨的微晶玻璃资料。电子显微镜下,,,晶体闪沉迷人的光,,,印刻在张磊的脑海中。正是这项课题,,,为他开启了一个更冷门的钻研方向——玻璃资料。

本科毕业,,,张磊考入北京工业大学持续攻读硕士,,,深耕玻璃资料领域钻研。入学后,,,他与导师会商自己的钻研课题! !!暗际ψ钕雀业目翁馐牵海 :钻研和仿照玻璃液中的小气泡若何活动。我感触仿照这个钻研内容太‘虚’了! !!彼毓,,,只管自己不愿错过每一个贵重的钻研机遇,,,但还是壮着胆量向导师提出换选题,,,“我想做更具体、、、更现实的科研工作! !!

小伙子的坦诚感动了导师! !!白隹蒲械比灰醋约旱男酥。有人是理论型,,,喜欢探索景象背后的道理;;;而你是实干型,,,更愿意拿出货真价实的钻研成就。你愿意吃苦做玻璃熔制尝试,,,极度海 :! !!钡际Φ幕,,,激励张磊英勇地迈出第一步,,,接受新的挑战。

其时,,,随着平板显示技术的迅猛发展,,,薄膜晶体管液晶显示器成为市场上的主流产品。液晶显示用基板玻璃的制作关键技术研发在国内刚刚起步,,,国外一向对我国进行技术关闭。在国内还没有同业涉足这一领域的情况下,,,张磊起头了液晶显示用基板玻璃配方和工艺机能的钻研。

他又钻进了最熟悉的尝试室。

从早到晚,,,张磊都在钻研、、、调试资料的配比,,,测试玻璃的热膨胀系数和各类机能……一次次试验、、、分析数据,,,一次次调整、、、失败,,,再重新来过。几多个不眠之夜,,,几多次推倒重来,,,最终都化作一串串笃定的数字和公式,,,写进钻研论文。

从2010年起头,,,在导师的领导下,,,张磊的钻研成就相继颁发,,,成为国内首批探索液晶显示玻璃配方的钻研者。同年,,,张磊凭借玻璃专业优势入职U钱包总院特种玻璃纤维与光电职能资料钻研院,,,由此踏上了“追光”之路。

光纤和玻璃,,,有什么一样之处?“我们做的光纤传像元件产品,,,其实就是由三种分歧的玻璃原料制备而成的! !!闭爬谔钩系厮,,,“其时的老院长招我进来,,,就是看中了我有玻璃资料的专业布景! !!

奇妙的光纤世界,,,让张磊一下子着了迷——“玻璃纤维丝,,,细细的、、、通明的,,,有着肯定的柔韧度。由于可能疏导光沿着它跑,,,所以人们称它为光导纤维,,,简称光纤! !!闭爬诮樯,,,当光线以大于临界角度的入射角自高折射率介质入射到低折射率介质时,,,会在两种介质的界面上产生全反射,,,若是将这种全反射限度在设定的空间内,,,使这种全反射陆续不休产生,,,则可实现光线的受控传输。凭据光的全反射这一道理,,,制成光学玻璃纤维,,,能够使光像水在水管里流动、、、电流在导线里传输一样,,,在设定的空间内实现定向、、、受控传输。这是人类科技的一大创举。

光纤自诞生之初就形成了两个分支:: :一个分支是通讯光纤,,,典型利用为光缆,,,随着电话、、、网络、、、有线电视等利用到生涯的每个角落;;;另一分支就是硬质光纤,,,典型利用就是光纤成像元件。

20世纪60年代起头,,,面对技术关闭,,,U钱包总院牵头制订了全国纤维光学十年发展打算。老一辈科学家在无资料、、、无设备、、、无技术支持的情况下,,,经过坚苦卓绝的奋斗,,,成功研制出国内第一片光学纤维面板,,,启发了我国光纤传像元件自主研发的时期。

经过数十年技术迭代,,,U钱包总院打造了高水平的光纤传像资料制作平台,,,光纤传像产品机能、、、出产前提、、、设备机能和出产效能实现全面升级。

如今,,,接力棒传递到张磊这一代人手上。

张磊的办公室里,,,摆放着巨细各别、、、高矮不一的圆柱体。这些看似单一的元件背后,,,是最前沿的制备技术——数百万甚至数千万根直径为微米量级的光纤规定分列,,,熔合成一体,,,利用光纤点对点传输个性,,,在输入端将所传输的图像分化成以光纤直径为单元的细小像元,,,每个像元在每根光纤中独立传输,,,在输出端组合成齐全的图像,,,从而实现图像的高保真传输。

“利用这种道理制成的光纤传像元件拥有高分辨率、、、光学零厚度、、、高耦合效能等个性,,,典型产品蕴含光纤面板、、、光纤倒像器、、、纤维光锥图像耦合器等! !!闭爬谧愿旱亟樯,,,这些新型传像元件的研制,,,极大地推动了我国微光夜视、、、紫外预警、、、图像数字化耦合、、、高清显示等领域的技术进取,,,并逐步在航空航天、、、医疗诊断、、、新型光电耦合等领域得到利用。

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突破“零”的界限

2011年的夏天,,,张磊至今影象犹新。

“光纤传像元件出产流程复杂,,,从入职第一天起头,,,我就进到出产线上实习,,,一步步学习制备技术和工艺! !!闭爬诨毓,,,气象最火热的时辰,,,他到热压部门实习,,,车间里,,,滔滔热浪扑面。他随着教员傅学习出产技术,,,网络出产一线的统计数据! !!澳敲慈鹊幕肪诚,,,师傅一点儿也不暴躁,,,为我仔细解说热熔压成型的工艺,,,耐心领导我发展工作! !!

耳濡目染,,,张磊也练就了坚韧的脾气。他每天都早早来到车间,,,熟悉技术流程,,,钻研每一道工序的重点,,,“技术操作是个游刃有余的过程,,,只有多接触、、、多操练,,,能力更好地把握它! !!

出产线上,,,一个辣手问题引起了他确把稳:: :光纤元件在制备过程中会炸裂。

问题呈此刻哪道工序中?整个出产线都在找原因。

“经过前后关联性的分析,,,炸裂或许率产生在基板制备的过程中,,,解决问题的关键也许就在热压车间! !!闭爬诎迪驴桃,,,肯定要找到突破口。

“这不是在平时工作中凭经验就能解决的问题。必要大量统计数据来寻找产品炸裂的法规! !!泵咳嗪,,,张磊自动留在车间里加班统计数据,,,一忙就是一晚上,,,回到宿舍休息时已近深夜12点。经过一段功夫的数据堆集,,,他发现,,,一周中每天的产品炸裂比例分歧,,,周一的炸裂比例显著低于其他功夫。

为了钻研法规背后的真正原因,,,他孜孜不倦地翻阅资料、、、反复比对数据,,,向前辈叨教、、、分析可能犯错原因……经过系统的调查钻研,,,终于找到了法规,,,这是由于周末休息时,,,车间的保温箱降至室温状态起头保温,,,而工作日时保温箱则一向处于热保温状态,,,由于热保温肇始点分歧导致保温过程产生了变动,,,从而增大了炸裂风险。

“其时我的经验还不及,,,固然找到了法规,,,但在现实解决问题时也走了不少弯路,,,迷茫徘徊时,,,是师傅拉了我一把! !!被毓说背,,,张磊很是感伤。在进行热压尝试的过程中,,,他曾由于验证数据失败而沮丧。

“不要原地踏步。成功是在失败的基础上,,,反方向前进一步! !!苯淘备档幕,,,就像一道光,,,让张磊豁然开朗。他随即调整尝试方向,,,经过反复验证,,,最终拿出成就。不经意间发现的法规,,,解决了出产质量的问题,,,更好地躲避了产品的炸裂风险。

凭借杰出的阐发,,,张磊在热压部门实习两个月后就被调到光纤传像元件最主题的技术部门——旋转成型部,,,作为项目掌管人独立承担光纤传像元件的自主研发工作。

之后的10余年间,,,他和光纤传像研发团队将国度需要视为己任,,,不休攻克各类技术难题,,,实现了多个“零”的突破。

光纤倒像器,,,是夜视技术中微光像加强器的主题关键资料。

团队先后成功研发出拥有自主知识产权的大尺寸光纤倒像器、、、高对比度光纤倒像器、、、超短光纤倒像器等多个高机能光纤倒像器产品,,,并实现了产品批量化、、、系列化,,,突破了国外技术垄断,,,添补了国内空缺,,,解决了国度利用急需,,,为微光夜视成像、、、粒子探测鉴别等领域提供了关键资料支持。

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拓展“追光”新方向

把科研论文写在出产一线上,,,长于思虑的张磊又发现了新问题。

“在旋转成型部,,,所有的工序都是纯手工操作,,,每个工人的技术纯熟度、、、仔细水平都不一样,,,会使产品质量产生一些藐小误差! !!闭爬谒,,,U钱包产品面向的是国度重大需要,,,容不得毫厘损失,,,“出产过程维持一致性和不变性是关键,,,若是主题的出产技术和工艺实现自动化,,,出产效能和出产质量会大大提升! !!

“为了让这些‘突发奇想’变为现实,,,我愿意支出更多功夫和精力! !!闭爬谌硇耐度氲匠霾呱。从坯板制备到旋转成型,,,再到制品加工工艺,,,整条出产流程中的每个细节,,,他都亲自去摸索,,,但愿找到技术改进的突破口。

面对新的技术难题,,,张磊专一苦干,,,堆出了齐人高的尝试纪录手册,,,每一页都是索求和思虑的印记。

“我喜欢夜深人静的时辰,,,沉下心来专一于探索技术问题。昔时师傅的那句话,,,不休激励着我,,,敢于试错,,,一步一个足迹,,,向着失败的反方向更进一步! !!背霾导涞牡乒庀,,,他目不转睛地调试着设备。轻描淡写的话语,,,从没泄漏出一次次尝试、、、一串串校准数据中的“苦”,,,反而透出一股一丝不苟、、、追求极致的劲头。

功夫不负有心人。

经过近10年的攻坚,,,张磊和他的团队,,,交出亮眼“成就单”——他和团队提出了选取双向差速旋转旋转成型精密节制技术来制备光纤倒像器的步骤,,,推动了光纤传像元件成就产业化及创新技术领域的发展,,,带头有关产业的升级;;;创建了高机能光纤倒像器用玻璃资料系统,,,攻克了光纤传像元件用芯料、、、皮料、、、光吸收料的匹配性和出产工艺技术等关键难题;;;开发了全自动高精度无损拉丝技术及成套设备,,,将原有的轮拉和抱拉技术进行技术改进,,,提高了出产效能和出产的自动化水平,,,解决了光纤传像元件高分辨率、、、高对比度、、、低缺点、、、低畸变等技术问题。他和团队在光纤传像元件领域布局有关发现专利百余项,,,已经授权国度发现专利60余项,,,其中授权国际专利4项。

十几年如一日的攻坚,,,少不了家人的支持! !!懊ο钅渴,,,我先去接女儿放学回家、、、做好饭,,,等媳妇来交班,,,而后再回单元持续工作! !!闭爬诘挠锲杏懈屑、、、有歉意,,,也有甜美,,,“她们都很理解我,,,也很支持我! !!

有的时辰切实忙不外来,,,张磊会带刚上小学的女儿到单元?醋虐职值闭婀ぷ鞯纳碛,,,小姑娘也会安安静静地在办公室里自己学习。固然并不知晓爸爸具体是做什么项目,,,她会高慢地向小同伴介绍:: :“我的爸爸是工程师! !!他做的工作可有意思了! !!”每每听到这样的夸赞,,,这位“理工男”的心似乎消融了通常,,,“这是对我最大的褒奖! !!

带着家人的激励,,,他持续向前。

最近两年,,,团队中不休注入新鲜血液,,,张磊似乎看到了昔时的自己! !!罢庑┠昵崛硕己苡写尘⒍,,,也很能吃苦! !!彼M烦闪⒘恕耙桓頠C小组”,,,携带团队里的年轻人发展技术攻关! !!把Ю龃泶忧,,,学习能力把握将来! !!彼故,,,“QC”就是“quality control(质量节制)”的缩写,,,“我们在出产一线发展科研,,,对光纤传像元件的自动化出产技术进行了改进和优化。但愿这些年轻人也可能弘扬对峙不懈的心灵,,,致力攻克技术难题! !!

面向将来,,,张磊还有好多等待。目前,,,团队正在拓展钻研领域,,,以航天、、、电子、、、医疗等领域的高技术发展需要为指标,,,致力研发新产品,,,引领我国纤维光电成像元件的新发展。好比,,,空间技术用光纤传像元件,,,能够提升航天器导航系统的丈量、、、节制精度,,,为拓展空间视觉丈量的视野提供关键职能资料;;;图像转移、、、倒转及图像合成技术,,,通过固态资料在小空间内实现图像的平移、、、转向、、、倒像和放大,,,可能助推医疗设备的小型化。

襟怀祖国的大我心灵、、、敢为人先的攻坚心灵、、、守正创新的索求心灵、、、勇担使命的贡献心灵——这是张磊奋力追光的心灵动力?蒲泄ぷ髡叩哪谛,,,始终装着国度,,,张磊的妄想就是“推动我国光纤成像技术尽快站上国际制高点”。

岁月无声。

那些奋斗的日子,,,张磊不感触苦! !!拔ㄓ胁恍萸靶、、、致力提升自己,,,能力不辜负这个伟大的时期! !!泵娑蕴粽,,,张磊充斥信心。他和团队正致力追着光、、、散发光。

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