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《中国科学院理化所激光中心:造空中最亮的人造恒星》

  • 来源专题：光电技术研究所所级服务
  • 编译者： feng22051010
  • 发布时间：2016-03-25

  • OFweek激光网讯:走进中国科学院理化所激光中心彭钦军研究员的办公室、 最引人注目的是摆在办公桌上的一张照片:深蓝色的天幕下、 一束黄光如利剑般直刺天际、 亮丽、耀眼。 　　"这是在云南天文台丽江站配备微秒脉冲钠导引星激光系统时拍摄的。"彭钦军介绍。 　　在中国科学院理化所，有一群致力于用激光造星星、观测星星的人，从2003年起，这个以许祖彦院士为学术指导，彭钦军研究员、薄勇研究员为骨干的研究团队，就开始捣鼓"钠信标激光器"，并用它在大气顶层造出了最亮的人造恒星 — — — —"钠导引星"。 　　受大气扰动的强烈影响，天文学家使用大型地基望远镜观察星空，就像透过有波浪的水看水中的鱼一样 — — — — 看到的物体与实物相比发生模糊变形，望远镜的成像分辨率会极大地降低。为此、 天文学家想出了一个"迂回"的办法:以天上某处的亮星发出的光波为标准、 观测该光波通过大气后会产生的畸变、 再控制变形镜来校正该畸变、 就可以看到该处星空的清晰图像、 这颗作为光波标准的亮星称为"信标"。 　　对于大型地基光学望远镜来说，天上亮度足够作为信标的自然亮星数量很少，导致能够看清晰的星空区域很有限，为了能清晰地观测更广阔的星空...

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  • 《中国科学院南海所黄晖：在海底种“树”的人》
    • 来源专题：科技大数据监测服务平台
    • 编译者：zhoujie
    • 发布时间：2019-07-09
    • 中国科学院南海所黄晖：在海底种“树”的人。在西沙群岛珊瑚修复现场。 陈欢欢 农历三月的一天晚上，三亚海岸边，几个人穿着潜水装备，等待着一年一度的珊瑚排卵。亿万珊瑚虫仿佛听到指挥，在同一时间将配子（精子和卵子）排入海中。为了洞察其中的奥秘，他们必须在配子排放后一个小时内完成受精卵的收集。 阐明珊瑚的生殖周期是中国科学院南海海洋研究所（下称南海所）研究员黄晖工作的一部分。在她看来，珊瑚既弱小又娇气：与藻类共生、靠光合作用获取营养，对水环境还很挑剔。如此“难搞”的珊瑚，却让黄晖心甘情愿地在初春三月的海水中蹲守。 十多年来，黄晖和同事摸清了我国20多种常见造礁石珊瑚的有性繁殖过程，在海底修复的珊瑚礁面积超过10万平方米。直到今天，黄晖仍坚守科研一线，力求用科学手段重现海洋的五彩斑斓。 谷底向上爬 黄晖用一句话表明自己对珊瑚研究的态度：“如果喜欢，就会巴不得去。” 在研究者眼中，多样性惊人的珊瑚礁生态系统是生态系统进化的顶级范例。2002年，黄晖第一次去西沙永兴岛做调查，在船上稍一低头，就能望穿10多米深的水下世界。珊瑚缤纷，鱼头攒动，“像天堂一样”。 可黄晖知道，彼时的“绝色”已在走下坡路。气候变暖加之人为干扰，珊瑚礁生态连年恶化。工作后，黄晖就见证了1998年的厄尔尼诺事件，异常升温导致浅海珊瑚大量白化死亡。 珊瑚礁在海洋生态系统中的作用就像森林之于陆地。珊瑚骨骼的主要成分是碳酸钙，由珊瑚虫分泌而成。珊瑚虫不断扩大领地、逐层累积，渐渐形成珊瑚礁，与之共生的虫黄藻为珊瑚披上色彩各异的“外套”。鱼虾来往、海龟游荡，海洋中约1/4的生物都以此为家。 黄晖告诉《中国科学报》，若珊瑚白化程度不严重，珊瑚礁生态还能慢慢恢复。“就像得了‘慢性病’”，她打了个比方。 但随后的年月，接二连三的极端天气和人为污染就像给得了“慢性病”的珊瑚礁新添“急性病”。当其生态压力超出生态系统的承载能力时，白化的珊瑚礁如同完全沙化的草原一般，“如果没有人工干预，恢复起来会非常困难。”黄晖表示。 先前海底的热闹繁华不再，但也正是从那时起，越来越多的人意识到保护珊瑚礁的重要性。黄晖半开玩笑地表示，这项生态恢复工作是“从谷底往上爬”。 为了探明生态变化，黄晖把我国有珊瑚礁的海域基本都去了个遍。因为要潜水，只能在海中乘坐小船，风浪稍大，人在船上就煎熬起来。出海时间只要超过一个月，携带的蔬菜水果往往不够吃或腐烂。加之风吹日晒、晕船等，阻挠重重。 黄晖也曾受过此类煎熬，但为了节省科研经费，即便头晕眼花，也要背着30多斤的潜水装备。做不了跨步式入水，就用背滚式——背对海面坐在小艇上，后翻入海。 但对这群人来说，水下工作的辛苦抵不上他们对珊瑚单纯的热爱。 珊瑚静静长 2005年，黄晖带领团队开启了一项意义重大的工作——造礁石珊瑚的人工移植和珊瑚礁生态修复。 黄晖办公室门口的走廊有一口漂亮的玻璃缸。这并非一般的装饰用水族缸，而是一个小型的珊瑚礁生态系统。缸内40多种珊瑚和谐地生活在一起，只消一眼就能勾起人对海洋的向往。 缸内一片祥和，但到了真正的海洋，把一株从珊瑚上折下的断枝养大，使其变成鱼儿的家，却不那么太平。 珊瑚繁衍分无性和有性两种繁殖方式，目前珊瑚礁人工生态修复以无性繁殖为主。修复工作若想起效，关键得找对位置和方法。黄晖表示，种树要看山坡阴阳面，种珊瑚也要因地制宜。比如在外礁坡还是内礁坡，是否有环礁、潟湖，水动力情况等因素，都要考虑。 课题组成员张浴阳博士表示，珊瑚生长速度缓慢，每年生长几公分到十几公分不等。加之生态系统复杂，稍不注意忽略某个变量，修复效果就不理想。 在海水动力较强的区域，未等珊瑚长成，水流就可能把珊瑚幼体冲走。已死亡的珊瑚被海水推得四处滚动，也会干扰幼体生长。幼苗放置点离人类活动区过近，也会导致修复效果不佳。 理清障碍后，2013年，黄晖等人在西沙晋卿岛用“底播”的方法进行修复：用塑料网盖住已经死亡的珊瑚，促使其迅速板结形成基底，再将珊瑚幼体固定在人造海床上。2017年再验收时，修复区珊瑚数量已经明显多于未修复区，修复前每平方米2.5株的密度变成了19.3株。 2015年在西沙赵述岛，课题组采用“珊瑚苗圃”的方法让珊瑚幼苗更好地在海底扎根：水下放置一根PVC管，其他较短的PVC管以此为主干，再将珊瑚断枝一个个放上去。这样一来，珊瑚幼苗不会被沙子覆盖，也不会被长棘海星等天敌吃掉。 目前，课题组在南海南部和西沙群岛建立的修复示范区面积共计300亩，“珊瑚苗圃”可实现每年供给珊瑚礁生态修复用珊瑚断枝4万余株。 敢为行业先 “科学院的人靠科研实力说话”，黄晖每年都能争取到不少珊瑚研究和保护方面的课题项目。在她看来，想在行业中占前排，首先要让自身实力领先一大截。 其实，此前老一辈科学家已经为研究珊瑚分类和珊瑚礁生态作出了大量贡献。 黄晖到南海所后，拜入我国著名的珊瑚分类与珊瑚礁生态学家邹仁林门下。邹老先生曾负责撰写《中国动物志》中造礁石珊瑚的内容，用大量的珊瑚群落结构和生态系统调查证明了珊瑚礁保护的重要性。在邹仁林等人的努力下，红珊瑚被列入《中国国家重点保护野生动物名录》。 接过上一辈人的衣钵，身为国家濒危物种科学委员会委员的黄晖积极参与国内珊瑚礁保护相关的法律法规制定，推动珊瑚礁自然保护区的建立和升级调整。在黄晖等人的努力下，目前造礁石珊瑚已全部列为国家二级重点保护动物，并进入华盛顿公约（CITES）。 拜入邹老门下的黄晖，就连直来直去的真性情也和师父很相似。南海所副研究员练建生在课题组工作多年，他的印象里，黄晖跟人“瞪起眼睛”的次数不多，但全跟珊瑚有关。 不同于以往的冷清，如今珊瑚修复是热门。遇到为了争取项目经费盲目夸大珊瑚修复效果或影响的研究团队，黄晖会毫不客气地“怼人”，直言搞科研应该踏踏实实，不能太离谱。 2010年前后，有商人想怂恿国内学者把红珊瑚从保护名录中拿掉，黄晖不为所动，反而更密切地与澳大利亚、美国、我国港台地区的学者交流，促成研究团队主动承办联合国教科文组织政府间海洋学委员会（IOC）珊瑚礁生态调查培训等活动，让更多人了解珊瑚保护的技术和必要性。 黄晖坦言，入行20余年，“就没再做过其他事情，也没兴趣”。她谨记老师的话，专注自己的学科方向，发展长于他人的优势。 谈到未来工作计划，黄晖表示还是要“两条腿走路”：既要做好珊瑚礁生态修复与保护，又要注重前沿基础研究，挖掘环境压力下珊瑚礁生态系统演变的奥秘，找到相应的生物保护技术。
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  • 《万集科技牵手中国科学院半导体所 抢占激光雷达技术制高点》
    • 来源专题：光电情报网信息监测服务平台
    • 编译者：husisi
    • 发布时间：2020-01-17
    • 近日，万集科技与中国科学院半导体研究所完成续约，这标志着共建的“光子集成芯片联合实验室”在全固态光学相控阵激光雷达的研发取得阶段性成果，双方将在光子集成芯片、激光器芯片领域展开下一阶段的深入研究。 过去三年，万集科技与中国科学院半导体研究所对光学相控阵激光雷达展开联合开发，通过关键技术攻关取得了实质性进展，项目于2019年获得国家自然科学基金的支持，并成为硅基激光雷达芯片领域唯一一个获得国家级资助的重点项目。 签约仪式上，万集科技董事长翟军高度评价半导体研究所在光电子领域的研发实力，充分肯定了过去三年双方团队取得的研发成果。他表示，万集科技25年发展，始终保持强劲的市场竞争力，这与公司持续不断的研发投入紧密相关。近年来，公司确立发展成为全球领先的智能交通生态综合服务商目标，实现这一目标需要顶尖的科学家团队，半导体研究所作为我国光电子行业科研实力最强且最具影响力的科研机构，是万集科技长期合作的理想伙伴。 中国科学院院士王圩、半导体研究所党委副书记樊志军介绍了过去三年来双方合作取得的瞩目成绩，并对双方再次牵手给予了期望。他们希望研究所在基础科学方面的丰富经验能够进一步增强企业创新能力，实现研究成果的转化，推动企业和行业转型发展，为国家在光电子领域的发展做出贡献。 随着5G、大数据、人工智能等新技术的不断成熟，自动驾驶逐渐成为我国汽车产业升级与变革的未来。多线束激光雷达作为自动驾驶汽车必不可少的传感器，万集科技从2012年起，通过和国内外多个供应商与科研院所进行合作开发已经实现8线、32线车载激光雷达量产，并积极推动关键光电器件的国产化。但纵观行业发展，机械式激光雷达多被用于自动驾驶汽车测试和算法完善，大规模商用还存在成本高、体积大、生产效率低等关键问题。 全固态光学相控阵激光雷达采用多波束相干合成的原理，突破了传统的光机架构，结合光子集成技术，可将传统的光机系统转化至只有硬币大小的硅芯片上。由于取消了由透镜、反射镜等光学元件组成的光机系统，转而采用基于硅基半导体材料制造一体化的平面集成光学元件，减少了因震动、温度等因素造成的光学部件、机械部件的性能降低。 作为光电领域最为前沿，能够对行业和市场带来革命影响的技术之一，它的突破将大幅降低自动驾驶核心部件激光雷达的价格，提高可靠性，实现自动驾驶核心零部件的国产化，加速激光雷达和自动驾驶产业发展，推动新技术在出行方面的颠覆性应用。
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