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领“光电之剑”赢得精彩 英姿飒爽显中华军魂
发表时间 2016-04-27 09:59 来源 本站原创

  ——记武汉军械士官学校光电技术研究所所长程勇

  咬定青山不放松,立根原在破岩中。

  千磨万击还坚劲,任而东西南北风。

  这首诗用来形容程勇博士大胆求真的科学精神和坚定不移的科研信念是再合适不过了。身为中国光电装备保障和固体激光工程专家,三十多年来,他一直从事固体激光工程与器件、光电装备保障和新概念激光技术等领域的研究。同时他还担任武汉军械士官学校光电技术研究所所长、全军通用装备保障研究中心主任,带领着一支“能攻善战”的科研团队。因为是研究军用激光,程勇的团队被称为“光电之剑”,名副其实的一把利剑。他带领这把“光电之剑”先后突破了免调试激光器、激光沉积类金刚石膜、互注入相干合成等制约光电装备发展的技术难题,赢得了军用激光武器研发领域的无限精彩。



程勇

  这些年,这把“光电之剑”不知不觉地“挤到”了激光领域的世界前沿,从军队科技进步一等奖到国家技术发明二等奖,一步一个坚实的脚印,逐步成为军用光电技术科研和服务的“国家队”。2015年,程勇领衔的“激光沉积光学类金刚石膜技术、设备与产业化”项目勇摘中国光学工程学会创新技术一等奖,成为唯一获此殊荣的军队代表,彰显出卓越奉献的中华军魂。

  与激光结下不解之缘

  激光是20世纪以来,继原子能、计算机、半导体之后,人类的又一重大发明,被称为“最快的刀”、“最准的尺”、“最亮的光”。经过半个多世纪的发展,激光在医学、工业、通信、军事等很多领域得到了广泛应用,尤其是军事上的应用最为突出,给军事武器带来了很多全新变化。

  早在1982年,程勇就与激光结下了不解之缘。当时他刚从中国人民解放军军械工程学院(原石家庄高级军械学校)光学仪器专业毕业,他很喜爱这里的学术氛围,于是毕业后选择留校当一名光学教员,开始了为国家培养激光科技人才的教学生涯。

  随着教学工作的深入开展,程勇发现在无穷无尽的科学汪洋里,他还需要继续向远方航行。为了更好地开展教学和科研工作,他决定继续深造,先后就读于合肥工学院、海军工程大学、中科院、安徽光机所,最终取得了博士学位。

  成为博士的程勇在光电领域的科学研究更加游刃有余,他一步一个脚印,向着科学的高峰勇敢攀登。

  挑战各种“不可能”

  “战斗力是创新的灵魂与源泉!”这是程勇常说的一句话。士官是生产战斗力的军人,士官学校的教员就是培养“打仗人”的人。正因如此,当年在一线进行装备维修教学的程勇,才能发现部队最实际的需求。

  一次部队调研中,程勇发现在野战条件下,武器瞄准系统激光器,因受振动、高温等因素影响,无法稳定输出激光,每年都有大量激光装备被送上“手术台”,严重影响部队战斗力形成。即便是西方军事科技强国也一直没能解决这个难题。

  程勇意识到突破这一技术瓶颈,对固体激光装备在恶劣战场环境应用有着重要战略意义。于是他朝着这个难题发起挑战,对他的举动,很多人纷纷反对,“你一个士官教员怎么能搞出连美国人都犯难的成果呢?”但他不为所动,他深知战斗力是打赢的根本,也必须倾力攻克这一难题。

  顶住了各种“不可能”的质疑压力,经过300多个昼夜的不懈努力,程勇率领团队以“明知山有虎,偏向虎山行”的勇气刻苦攻关,啃下了这块硬骨头,成功研制发明出世界上第一台“免调试固体激光器”!从而推动了军用激光装备事业的发展,为部队战斗力提升作出巨大贡献。

  “你们的成果让激光器从‘特宝儿’变成了‘野孩子’。”光学泰斗王大珩院士对此高度评价,并写信向总装备部首长推荐。2000年,该成果获得国家科技发明二等奖,随后被广泛应用于军内外。同时,这项技术成了他们后续多项科研的基础。

  在很多人看来,程勇他们是非常业余的科研人员,但他不这么看。

  “很多人到我们这里以后说,你这里是一个士官学校,你是一个业余科研工作者,怎么就变成了专业的科技工作者呢?”业余吗?他不觉得。他认为科研没有业余和专业之分,科研最重要的是紧贴需求、脚踏实地,只要在自己的岗位上干一行爱一行,都会创造出常人创造不出来的人间奇迹。也正是凭借“干一行爱一行”,这群旁人眼中的“业余科研人员”,创造了一个又一个军事激光研究上的奇迹。

  小型高效高可靠性激光器是新一代战斗机和航母舰载机远距离测照的核心器件。然而,传统激光输出波长为1.06μm,极易造成官兵眼睛不可恢复性损伤,成为装备训练中的一大难题。

  程勇带领团队到空军各部队调研、查阅国内外文献资料,发现国外主要采用1.06μm和1.57μm机械式“硬切换”方式实现平时训练与战场作战不同环境的需求,且对我国技术封锁。经过深入思考,他们提出让同一台激光器实现作战与训练双波长激光自由“软切换”的创新想法。

  经过坚持不懈的反复试验,程勇带领团队成功攻破 “自由切换”等系列关键技术,研制出双波长半导体泵浦激光器,填补了国内空白,并在此基础上,大胆提出三脉冲大能量输出技术,将舰载机激光测距能力提高了40%。该成果在新一代战斗机上大量推广应用,也因此获得军队科技进步二等奖。

  知难而进 彰显中华军魂

  红外窗口是高速飞行导弹的“眼睛”,其重要性不言而喻。2000年,程勇得知红外窗口硬度低、易划伤、化学稳定性差、易腐蚀,特别是在高超音速飞行条件下会“失明”,武器的速度和寿命严重受限,国内没有有效的解决方案。而在国外,这是一项对我国禁运的高端技术。

  为了解决这一制约战斗力的瓶颈问题,也为了拓展激光技术的应用领域,他大胆提出用激光沉积类金刚石膜的思路解决这一技术难题。通过4年的潜心研究,虽然攻克了一系列难题,研究成果也获得了军队科技进步三等奖,但由于无法通过特定音速试验,还不能很好地应用到武器装备上。

  是知难而退还是勇往直前?程勇深知自己是一名军人,军人就要知难而进,勇往直前。

  随后的日子里,他带着团队,不断向这个难题发起冲锋,创造性提出“双激光沉积”“多元掺杂”“化学辅助沉积”等思想,发明“双激光沉积类金刚石膜技术”,在红外窗口表面镀上均匀的“钻石”护甲,将硬度提升1倍多,耐腐蚀性能提升近50%。导弹极限速度因此提升了30%。最终,他们在国内首次通过了超高音速风洞试验。该项技术在某型反导拦截系统的红外窗口中得到很好应用。

  程勇团队10年潜心研究,该技术荣获2010年军队科技进步一等奖。真可谓“十年磨一剑”。

  为了将“沉积类金刚石膜技术”更好地运用到武器装备上,程勇带领团队不断向这个难题发起冲锋,自主设计构建了三代激光沉积系统,突破了“多元掺杂”、“化学辅助沉积”、“离轴旋转”等关键技术,制备出硬度提升两倍、大尺寸高性能的光学窗口,将高速飞行武器极限速度提升2倍,目前正在向高超音速更高目标冲刺。2015年,该成果斩获“中国光学工程学会创新技术一等奖”,得到全国光学界的一致认可。

  科研兴军强军

  “科研兴军强军,是为了更好更快地推动部队装备的发展,形成战斗力和保障力。”是程勇及其团队的共同心声和追求,他们用实际行动证明了自己。

  程勇在科研中发现,他的团队自主研发的“免调试激光器”和“互注入相干合成固体激光器”概念与技术成果,特别适合在天基平台应用。目前,程勇的团队已研制出100J长脉冲和5J超短脉冲的高可靠、轻小型、高能效激光器,满足了激光清理空间碎片效应实验的需要,为推进激光器的空天应用打下基础。

  程勇跟团队成员强调最多的一个词就是“独立思维”。正如他所说的:“搞研究的人最重要的是思想,思想是思维的成果。但是,思维背后的独立思维是我们科技工作者创新思维、攻克困难的源泉。”那么,到底什么是独立思维呢?

  在程勇看来,独立思维包含以下几层意思:首先要不畏权威;其次要不为名利;再次要创新思维模式;最后要有奉献和牺牲精神。独立思维是因为科学研究有规律,但往往又没有规律,突破性的发现最初往往只是稍纵即逝的“灵感火花”。

  激光陀螺是武器装备惯性制导关键部件,对部队武器装备发展意义重大,总部投资一个多亿从国外引进了部件的生产线。然而做出的产品在高温或低温的条件下开机准备须花费几分钟或更长,国外专家称之为“这是无法解决的难题”。程勇却发现,当外界温度变化时,激光陀螺中的关键部件棱镜的折射率和腔体形状会发生变化,引起陀螺光路发生倾斜,是导致激光陀螺产生零漂的重要原因。这就是问题的根源。

  找到根源后,他们迎难而上,不分昼夜开展研究。研究过程中,他们先后推出3套创新方案,并在每个方案下面又做了3个子方案。经过大量论证、实验后,他们又立即赶赴西安进行了样机试验,将方案变成了现实:开机时间缩短到6秒。另外,因为怕一个样机说明不了问题,他们一连又做了3个样机,均取得圆满结果。在场的工作人员都傻眼了,直赞叹:“你们真是奇才、怪才和天才。”

  用实际行动击碎质疑

  2004年,程勇被总装备部推选为高级访问学者到中国科技大学应用物理系参与交流。期间,在与相关领域专家探讨先进固体激光技术时,他大胆提出了“互注入相干合成”的激光技术新思想。这时的程勇虽然在国内光学界已经小有名气,但限于种种“先天不足”,他的想法并没有得到多少人响应。毕竟,一个士官学校在科学界还没有名气啊!

  程勇并不放弃,抓住一切机会和同行们交流,承受了诸多质疑和否定。在与一位知名教授交流时,他描述了自己的观点——学术上只要满足激光相干合成的条件,即相同频率、相同偏振态、相同相位、相同振动方向,就能让激光合多为一,然而目前实现这一条件的手段非常复杂,代价很高;“互注入”则是把原本互不关联的的激光注入到同一个谐振腔里,让它们相互注入与交融,经历共同的振荡过程,就很容易同频共振,合成一束光。

  “就好像是两个原本生活经历、背景不同的人组成一个团队。你把你的信息给我,我把我的信息给你,我们就有了共同的理想目标,实现1+1>2。”程勇比喻道。听了这样形象的解释,这位原本持反对意见的教授当时给予了高度评价,认为这是一种划时代的创新思想和物理机制。

  在总装备部的支持下,程勇埋头在实验室开始了长达一年的实验研究,制定出了角锥棱镜实现相干合束获得大功率激光输出的可行技术方案。在刘旭、米朝伟等助手的协助下,他在自主构建的固体激光平台上做了大量验证试验,使激光远场获得非常理想的相干分布。他们将多个独立激光器借助角锥特有的“自准直、互注入、自适应”特性构成复合谐振腔,实现“高功率、大能量、高亮度、多功能”的激光输出,且具有小型高效、高可靠、低成本等显著特点,颠覆了传统技术路线。同时,他们在实验室研制出六路固体激光器相干合成原理样机,建起了一套小型高能战术激光装备技术演示平台。鉴定结论认为“该项目达到了国际领先水平”。

  2013年,美国《Optics Letters》杂志收到他们的相关论文后称,“从来没有见过如此有颠覆性的研究成果。”2015年,程勇联合姚建铨院士、吕跃广院士、王立军院士等人共同建议我国应加速推进小型高效战术激光武器关键技术的发展,并得到国家高度重视。

  很多科研人员对程勇说:“你们思考的问题和我们不一样。”他回答:“搞科研要有独立思维,要尊重科学,但绝不能迷信经典与权威。思想有多远,我们就能走多远。”正是这种独立思维,他们研制的双波长自由切换固体激光器突破了一系列关键技术,成功应用于某型战机起降监视系统。他们研制的小型高可靠性人眼安全激光器被广泛应用于军事武器装备中。

  打造一流的“光电之剑”

  程勇一辈子都在跟武器装备打交道。不少装备研制、设计和生产出来后,第一个使用的人就是他的团队人员,装备好坏他们一下就发现了,而这些装备往往都有问题。这些问题,设计者往往没有考虑到,使用者也不知道。因此就要靠他们去参与,去思考,去解决。这就是他常说的紧贴需求。“我们搞激光这么多年,经费都是靠紧贴需求拿回来的。”他表示,光懂需求还不行,还要知道怎么解决问题。这里面涉及到很多科学机理,涉及到很多关键技术攻关,还涉及到资源的整合和利用。这些问题都需要解决,靠谁解决呢?靠团队!

  程勇指出,他们团队的年轻人来自全国各地,很多都是各地的院士推荐过来的硕士、博士,这些年轻人极有钻研精神,遇到困难时总喜欢换着花样去解决。程勇说,如果遇到问题就在那里“等靠要”,是不可能搞出任何研究成果的。“所以,你不要指望任何人。就跟打仗一样,这场战役由你来指挥,你就要负责到底。我只讲结果,有什么条件打什么仗,你给我打赢,必须打赢。”程勇的话,充分体现了一名军人硬朗的风格,只有这样的军人才能打胜仗。

  对于团队建设,程勇非常重视。为了极力营造一种尊重科学、不畏权威、开放创新的科研氛围,程勇自己专门拿出10万元在学校设立了“青年教师创新基金”,不断给年轻同志铺路子、压担子、出点子。前段时间,国家科技重大专项课题临近节点评审,在实施方案平台建设上,团队内部有两个截然不同的意见,谁也不能说服谁。研究所决定:让双方将各自方案的可行性和优越性分别论述,融合双方优点确认出优化方案。正如程勇所说“事业靠团队,像激光一样把团队‘相干合成’,就能创造出高亮度奇迹”。

  从被忽视、被否定到被认可、被尊重,科研道路上,程勇带着团队经历过太多“酸甜苦辣”。然而,他们夹缝中求生存,在与高手的一次次博弈中,拼出了自信和实力,打出了特色与品牌,从没有编制的业余团队成长为一流的创新团队。

  如今,这支年轻的创新团队已经承担了“核高基”“863”“973”武器装备探索等多项国家和军队重大科技专项科研课题,成为总装备部军用光电技术重点实验室和全军光电装备保障研究中心,10余项原始创新成果达到国际领先水平,并获得“总装备部科技创新人才团队奖”。

  无畏挑战 扬帆再起航

  在很多人眼里,程勇是个工作狂,因为他认为他是在干一番事业,而不仅仅是在做科研项目。事业跟做事是有很大的区别的,事业不是一个人跟一小部分人干的,是一大批人在这个平台上长期持续地干,而且在干的过程中不为名利。

  程勇明白,要做事业,最重要的依靠是团队和平台,而他们的平台就是总装备部重点实验室。他们要把它打造成国防、国家重点实验室,实现团队所有人的梦想。

  对于未来,程勇充满期待,但也会始终坚持他的“四原则”,即:第一,项目一定与激光有关;第二,项目一定与军队有关;第三,别人做过的项目,他们不做;第四,对国家没有价值的项目不做。

  苟利国家生死以,岂因祸福避趋之。“只要对国家有价值,就可以做。”程勇表示,比如他提到的“核高基”项目,该项目只有781.2万元经费,但是他还是决定要做,就因为对国家有价值,对提升军队的战斗力有价值。这就是他所谓的坚持原则和特色。

  三十多年的风雨路,程勇从一名普通的光学教员,不畏艰难,逆流而上,一步一个脚印,终于成为今天蜚声国际的光电科学家。但他并不满足,也不敢懈怠,因为他深知,当今国际形势瞬息万变,世界正在走向多极化,各国的军事较量暗流涌动,身处这样的时代,不思进取安于现状就意味着节节倒退。我国军事激光武器的研发还有很大的进步空间,这方面的技术想要全面领先于国际,尚需很长的一段路要走。剑已出鞘,船已扬帆,为了中国人的军事强国梦,他只顾风雨兼程。这条路上必然会有无数的高难度挑战,他更无畏这样的挑战,更喜欢这样的挑战。