讓國產(chǎn)光纖傳感技術(shù)守護大國重器安全——專訪中國工程院院士、武漢理工大學(xué)戰(zhàn)略科學(xué)家姜德生

中國工程院院士、武漢理工大學(xué)戰(zhàn)略科學(xué)家姜德生是我國光纖傳感技術(shù)研究的先驅(qū)者。他打破國外技術(shù)封鎖，帶領(lǐng)團隊研制出我國第一個光纖傳感器，研發(fā)出光纖傳感設(shè)備核心器件，編制了光纖傳感領(lǐng)域國家標(biāo)準(zhǔn)，形成了具有我國完全自主知識產(chǎn)權(quán)的光纖傳感成套生產(chǎn)技術(shù)與裝備，破除了國外技術(shù)產(chǎn)品壟斷，使我國光纖傳感技術(shù)實現(xiàn)了從無到有、從有到優(yōu)的躍升。

姜德生院士團隊開發(fā)的光纖傳感產(chǎn)品被院士同行評價為“帶來監(jiān)測領(lǐng)域里的一場革命”。他率隊攻關(guān)研發(fā)的新一代大容量光纖傳感網(wǎng)絡(luò)核心技術(shù)，在首次工業(yè)化生產(chǎn)出單纖超過十萬個光柵傳感器的產(chǎn)品，形成大容量、高密集、高精度的光柵陣列光纖傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，取得了世界領(lǐng)先的創(chuàng)新成果，我國光纖傳感技術(shù)實現(xiàn)了從跟跑向并跑、領(lǐng)跑的戰(zhàn)略性轉(zhuǎn)變。該技術(shù)在C919大飛機、機場智能跑道、智慧地鐵、智能高速公路等多個國家戰(zhàn)略任務(wù)和重大工程中實現(xiàn)首次示范應(yīng)用，守護大國重器安全。

姜德生院士是不懈的追光者，追逐的是光纖傳感技術(shù)突破，在三尺講臺和工程科研最前沿，用科學(xué)家精神滋養(yǎng)著青年學(xué)生，帶領(lǐng)他們把論文寫在祖國的大地上。他帶領(lǐng)團隊搏擊在光纖傳感技術(shù)的制高點，指引他們成為各領(lǐng)域的“智能脊梁”，他也是溫暖的發(fā)光者，照亮的是學(xué)子們的前進方向；他尤為重視學(xué)生的交叉學(xué)科思維的培養(yǎng)，把科學(xué)精神和創(chuàng)新種子撒向中小學(xué)生，點亮他們科技強國的夢想。

為光纖傳感設(shè)備配上“中國芯”

問：光纖傳感設(shè)備配上“中國芯”有什么重大意義？

姜德生：光纖傳感本質(zhì)安全，可靠性高，對大國重器意義重大。美國、日本和歐洲發(fā)達國家，都將光纖傳感列為重點支持的優(yōu)先發(fā)展技術(shù)，我國研究被多方掣肘。我國光纖傳感的發(fā)展和其他很多領(lǐng)域一樣經(jīng)歷不同發(fā)展階段，早期主要是引進國外的技術(shù)進行消化再創(chuàng)新，但是高精尖技術(shù)，國外不可能轉(zhuǎn)讓給我們。隨著我們國家的高速發(fā)展，在很多領(lǐng)域，我們國家不再跟著國外思路走，而是自主進行更高層次的研發(fā)創(chuàng)新。

早期，國內(nèi)做光纖傳感器基本仿制國外，但部分參數(shù)達不到我們國內(nèi)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。長期以來，光纖傳感很多關(guān)鍵的器件被國外壟斷，光柵波長信號解調(diào)的一個核心器件大約2萬美元一支，一個小指頭大小的東西，比黃金還貴！當(dāng)我國提出以較低的價格批量買他們的產(chǎn)品時，遭到拒絕。這樣被別人“卡脖子”的憋屈，讓我們下定決心，自己帶隊研發(fā)。經(jīng)過三年攻堅，我們研制出性能更優(yōu)，成本更低的核心光器件。后來，美國公司主管，曾三次親自到中國來，提出按照原價格的1/3把他們的產(chǎn)品賣給我們，企圖在中國占領(lǐng)更多的市場，我們當(dāng)時就婉拒了。

問：光纖傳感設(shè)備配上“中國芯”帶來了哪些改變？

姜德生：油庫火災(zāi)事關(guān)重大，我下決心要開發(fā)出光柵火災(zāi)報警裝置，避免重大火災(zāi)的發(fā)生。經(jīng)過幾百個日日夜夜的攻關(guān)，我們團隊終于在全國率先研制出了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的“光纖光柵感溫火災(zāi)報警技術(shù)與系統(tǒng)”，并投入國家油庫工程使用。

再舉一個例子，2006年6月，陜西秦嶺終南山隧道火災(zāi)報警工程進行國際招標(biāo)，一時成為當(dāng)時世界矚目的“擂臺”新聞。國外某知名光纖傳感企業(yè)參與競爭時提供的方案，不僅需要大量的后期維護，報警時間也需要好幾分鐘。而我們的火災(zāi)報警裝置，解決了20公里長距離無中繼的世界難題，報警反應(yīng)時間只需不到20秒，而且每公里的建設(shè)成本只有國外產(chǎn)品的三分之一。最后，我們團隊以技術(shù)第一中標(biāo)。

此后，國外同類產(chǎn)品逐步退出中國市場。截至目前，光柵火災(zāi)報警系統(tǒng)裝備了我國兩萬公里隧道、90%的油庫火災(zāi)安全監(jiān)測，為國家安全和國民生活提供保障。

“萬物互聯(lián)”守護大國重器

問：服務(wù)國家需求，尤其是守護重點領(lǐng)域重大工程安全中你們做了哪些持續(xù)研究？

姜德生：只要是對國家有利，能保障人民的生命財產(chǎn)安全，我們都義不容辭地進行科研開發(fā)，我們團隊把自己服務(wù)的范圍擴大到經(jīng)濟建設(shè)的方方面面，推動多行業(yè)轉(zhuǎn)型升級。

近年來，針對交通強國戰(zhàn)略對光纖傳感網(wǎng)絡(luò)的新需求，我們積極開展新一代大容量光纖傳感網(wǎng)絡(luò)核心技術(shù)攻關(guān)，取得了世界領(lǐng)先的創(chuàng)新成果，首次工業(yè)化生產(chǎn)出單纖超過十萬個光柵傳感器的產(chǎn)品，形成大容量、高密集、高精度的光柵陣列光纖傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。

這一技術(shù)已在機場智能跑道、智慧地鐵、智能高速公路等多個重大工程中實現(xiàn)首次示范應(yīng)用，為多個行業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供關(guān)鍵智能化平臺和核心數(shù)據(jù)支撐，得到行業(yè)和相關(guān)部門的高度好評。

問：如何評價我國光纖傳感產(chǎn)業(yè)發(fā)展水平和未來發(fā)展方向？

姜德生：我們團隊持續(xù)積極促進光纖傳感技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化和產(chǎn)業(yè)化，推動了光纖傳感領(lǐng)域第一個國家標(biāo)準(zhǔn)的編制與頒布。團隊開發(fā)了七大類30余種光纖傳感器，形成了具有我國完全自主知識產(chǎn)權(quán)的光纖傳感成套生產(chǎn)技術(shù)與裝備，破除了國外技術(shù)產(chǎn)品壟斷，打破了公路隧道等領(lǐng)域進口產(chǎn)品一統(tǒng)天下的局面，極大降低了建設(shè)成本。

另外，我們匯聚高校與企業(yè)的綜合優(yōu)勢，孵化了光纖傳感領(lǐng)域首家上市公司——理工光科股份有限公司，促進光纖傳感產(chǎn)業(yè)的規(guī)模化發(fā)展。

根據(jù)光纖光柵傳感技術(shù)發(fā)展的需求和存在的關(guān)鍵問題，我們開展了大量研究，成功突破了光纖光柵傳感技術(shù)工程應(yīng)用的兩大瓶頸問題。研制出編碼光纖光柵，解決了普通光纖光柵無法大容量多點分布式檢測的難題；發(fā)明了角調(diào)諧波長解調(diào)方法，實現(xiàn)了光纖光柵解調(diào)技術(shù)的自主創(chuàng)新。而且這些創(chuàng)新的技術(shù)具有自主知識產(chǎn)權(quán)，為我國所獨有，從而使我國光纖光柵傳感技術(shù)在國際上占有重要地位。

在智能化物聯(lián)網(wǎng)高速發(fā)展的現(xiàn)下，我們建議，加快部署新一代“智能傳感網(wǎng)絡(luò)”中的“卡脖子”關(guān)鍵技術(shù)的研發(fā)及上下游產(chǎn)業(yè)鏈的建設(shè)，打破國外技術(shù)封鎖，形成具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的成套生產(chǎn)技術(shù)與裝備，形成以光纖通信、光纖傳感、光器件產(chǎn)業(yè)為主導(dǎo)，物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、人工智能競相發(fā)展的格局。

?不懈追光引導(dǎo)光纖人接續(xù)奮斗

問：如何回望您的“追光”生涯？

姜德生：最早時候，我利用學(xué)校的材料優(yōu)勢研究激光。臺風(fēng)襲來時，高樓會發(fā)生多大的位移？高層建筑國家標(biāo)準(zhǔn)的制定離不開這個重要數(shù)據(jù)。我發(fā)現(xiàn)利用光纖抗電磁干擾的優(yōu)勢，不僅能預(yù)測臺風(fēng)的來臨，還可能開辟一個全新的領(lǐng)域。我把一間石棉瓦蓋的庫房當(dāng)成自己的實驗室，研制出我國第一個光纖傳感器――光纖風(fēng)壓計。一鳴驚人，因為“光纖傳感器”這個名詞剛從國外傳入中國不久。

1981年，我研制的光纖風(fēng)壓計在廣州白云賓館測試成功，成為全國首個光纖風(fēng)壓傳感技術(shù)的成功案例。這個光纖風(fēng)壓計在臺風(fēng)的強電磁干擾中仍能正常工作，還獲取了寶貴的測試數(shù)據(jù)，為我國高層建筑風(fēng)荷載設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)提供依據(jù)。

創(chuàng)新永無止境，學(xué)科交叉是創(chuàng)新的重中之重。就單個學(xué)科而言，比我們研究實力、技術(shù)實力強的單位或個人有很多，我們只有在涉及光纖傳感技術(shù)的各個學(xué)科之間做好融合貫通，才能在單個學(xué)科條件不如人的情況下，在整體、綜合的研究方面形成特色、占據(jù)優(yōu)勢、取得成功。沒有學(xué)科交叉，沒有平臺，干不出大事。所以，我經(jīng)常跟學(xué)生們講，最重要的就是要學(xué)科交叉。

問：您如何結(jié)合自己的科研經(jīng)歷對年輕科研人員闡釋“將論文寫在祖國大地上”的意義？

姜德生：除了堅持第一課堂育人，我經(jīng)常帶著學(xué)生深入隧道、橋梁、港口、水電等系列世界級首創(chuàng)工程一線，開展實踐教學(xué)，引導(dǎo)學(xué)生了解技術(shù)需求、討論技術(shù)方案、攻克技術(shù)難題，幫助他們成長為創(chuàng)新復(fù)合型人才。

我經(jīng)常用自己科研的親身經(jīng)歷，鼓勵學(xué)生用多學(xué)科交叉的創(chuàng)新思維解決行業(yè)痛點堵點。在解決煤礦安全監(jiān)測的項目中，我堅持下礦井到工作面實地指導(dǎo)實驗。有一次，乘升降罐籠下到200米深礦井，再蹲騎“猴車”乘纜索下行至巷道，繼續(xù)徒步行走將近2公里才到達工作面，行走途中不時能聽到煤巖斷裂的聲音，還能看得見瓦斯氣體涌起的水泡。我堅持奮斗在科研一線。但是在成果和榮譽面前退居幕后，讓年輕一代的學(xué)者做首席專家、項目負(fù)責(zé)人。很多項目找上門尋求合作，我都推薦給了團隊的年輕老師，幫助年輕學(xué)者成長為在工程領(lǐng)域獨當(dāng)一面、帶領(lǐng)團隊的專家型人才。

另外，我也要多將科學(xué)精神、科學(xué)思想、科學(xué)知識和科學(xué)方法傳遞給青少年，鼓勵孩子們講科學(xué)、愛科學(xué)、學(xué)科學(xué)、用科學(xué)，點亮孩子們的科技強國夢想。我倡議武漢理工大學(xué)附屬小學(xué)成立“少年科學(xué)院”課外實踐活動基地，我也擔(dān)任了科技校外輔導(dǎo)員，與孩子們開展“大手拉小手”交流活動，近距離感受科技創(chuàng)新的魅力，幫助孩子們在心中種下熱愛科學(xué)、為國爭光的種子。

后記：姜德生院士曾寫下一首七言詩歌：“歷百年崢嶸滄桑，譜華夏雄渾樂章。鑄國強民富永盛，成中華復(fù)興夢想?！奔埗糖殚L，這首詩里，飽含了他道不盡的家國情懷。

訪談中，這位75歲的老人眼神透徹、聲音洪亮、邏輯清晰、語速飛快，飽含著對光纖傳感事業(yè)的熱愛。姜德生院士用光纖傳感測量世界，用萬物互聯(lián)守護大國重器，用愛心智慧培育學(xué)子。他用遠(yuǎn)見卓識、辛勤耕耘、低調(diào)謙和詮釋為師之道，引導(dǎo)無數(shù)學(xué)子接續(xù)奮斗。

來源：新華社

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