吴以成:非线性光学晶体的传承人

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人物简介:吴以成(1946.11.5-)出生于甘肃天水,广西王林人。1970年毕业于中国科学技术大学,1986年获中国科学院福建物质结构研究所博士学位。现任天津理工大学教授,2005年当选为中国工程院院士。

  1987年11月15日,在厦门召开的国际激光学术会议上,交流世界非线性光学晶体研究的最新成果。主席台上,中科院福建物构所研究员陈创天健步走到发言台前,用沉稳而坚定的声音说道:“第二块中国牌新型非线性光学晶体三硼酸锂(简称LBO)已在中国研制成功。”
  参会的外国专家脸上露出了惊讶的、又路显复杂的神情,纷纷将目光投向了陈创天,以及他正介绍给大家的那个年轻的、LBO晶体发明人——吴以成。
  吴以成个子不高,戴副黑框眼镜,脸上露出质朴的笑容。他望向自己的导师陈创天,两人目光交汇,千言万语都无法表达他們那时那刻激动的心情。他们并不是为了自己的成就和荣誉而激动,而是为全体中国人和中国晶体科研人员而激动。

研发出“中国牌”晶体


  中国非线性光学晶体研究之路,是几代中国科研人员前赴后继开创的奋斗之路,是在落后屈辱中不断努力抗争的道路。那一时刻,几代人的共同梦想、终于在陈创天、吴以成这代人手上实现了,怎能不叫人激动呢?
  为了这一刻,吴以成整整研究了三年。他很少向別人讲起这段研究历程。然而他的导师陈创天知道,在整个LBO品体研制的过程中,究竟付出了怎样的心血。他査阅了无数的中外文资料,进行了数以万计的测试运算,去计算设计最佳的模型,去寻找相关图片;又经历了多少次配方实验的试错过程,曾经在试研杯中对原料进行千研万磨,日复一日,年复一年。哪怕是患病头疼欲裂,也仍然不停止实验。然而,吴以成生性乐观平和,从不以研究之累为苦。在他看来,为中国造出性能更好的非线性光学晶体,哪怕拼了命,也是值得的。
  美国多年对中国进行变频晶体材料的技术封锁。在BBO之前,变频晶体做得最好的是KTP晶体,是美国杜邦公司的专利产品。KTP倍频转换效率高,价格也相当贵,对中国还实行禁运。禁运一事刺痛中国人的心,是中国非线性晶体研究工作者心中的一个梗。所以,大家都暗自下决心,一定要发明中国人具有自主知识产权的非线性晶体材料,让中国的非线性晶体材料生产,不再受美国技术垄断的制约。
  终于,继导师陈创天发明BBO体后,吴以成发明出性能更好的LBO晶体,且获得了专利,让中国在新型非线性光学材料研究领域,继续保持着国际领先地位。
  LBO晶体到目前为止,仍然是世界上三倍频效应最好的非线性光学人工晶体。它是中国人自主发明创造的,所以被国外同行称为“中国牌”晶体,这是一种至高赞誉,代表中国在非线性光学晶体研究领域处于世界领先水平。美国《激光与光电子》杂志评选LBO为1989年世界十大激光高科技产品之一。LBO获得了中、美、日发明专利授权,该成果转化为高科技产业,取得了数以亿计的经济效益和良好的社会效益。

贵阳记忆,迁徙的家


  吴以成的父亲吴业伟,是一名铁道工程师,参与了中国多条铁路的选线勘测工作。1946年11月,吴以成在甘肃天水出生,是家中第三个孩子。吴业伟给这个儿子取名“以成”,就是希望他们通过自身努力,以立其成,有所成就,成为对国家、社会有用的人。
  “居家不定”是吴以成一家的常态,父亲常奔波于铁路工地上,在哪里修铁路,他们家一般就会搬到那里去,在甘肃、广西、广东、四川、北京都留下深刻的记忆。
  1961年,由于父亲吴业伟工作再次调动,全家再次搬迁。这次的目的地,是贵州省的省会城市——贵阳。这也开始了吴以成与贵州这片热土的深厚缘分。
  搬到贵阳,吴以成很快就习惯了。他一听到贵阳话,和小时候会说的成都话很像,感觉很亲切,所以对贵阳这个城市也没有特别陌生的感觉。
  1961年至1964年,吴以成在贵阳六中读高中。此前他实际上已经考上了北京的高中,因为搬家又不得不转到贵阳来读。
  正是在贵阳六中,吴以成遇上了学习上对他影响很大的杨玠老师。杨玠老师教他物理。由于成绩优秀,他也很受杨老师的器重,常获得杨玠老师的表扬和鼓励。
  “学习物理要多问几个为什么,遇到新的现象也要多问几个为什么。”杨玠老师的这句话,影响了吴以成的一生。这种学习和研究的方法,对吴以成的启发很大,让他真正开始懂得该怎样学习、怎样研究。这为他后来从事材料科学研究,打下了扎实的理科知识基础,锻炼和培养了他的科学思维能力。即使吴以成自己当了老师以后,也常用这句话来启发和引导学生。

大国工匠,甘为人梯


  1964年,吴以成高中毕业,参加高考。各种机缘巧合,大学本科却学了化学专业,或许是在冥冥中暗合了他人生的际遇。
  高考填报志愿时,吴以成知道中国科技大学是在首都北京,且师资力量很雄厚,当时实行系所结合,钱学森、钱三强、华罗庚等著名科学家会给学生上课。吴以成毫不犹豫地选择了中国科技大学。由于高考成绩优异,吴以成就被中国科技大学近代化学系地球化学专业录取了。从此,吴以成并与化学研究结下了不解之缘。
  吴以成长期从事非线性光学材料研究和发展工作,在新型非线性光学材料探索、晶体生长及非线性光学特性研究、晶体结构与非线性光学性能相互关系等方面取得多项成果。与合作者一起发明了LiB2O5(简称LBO)、CsB3O5(简称CBO)、La2CaB10O19(简称LCB)等多种非线性光学晶体。LBO晶体已广泛应用于激光技术领域,是目前最适合用于高平均功率全固态激光器的二、三倍频晶体,曾被美国《激光与光电子学》杂志评为1989年度国际十大激光高技术最佳产品之一。
  吴以成的研究过程,没有那么多惊心动魄的故事,没有那么多浪漫的英雄主义色彩。有的只是枯燥乏味的无数次的重复劳动,需要超乎常人的细心,吃苦耐劳,不厌其烦。另一方面,又不是简单重复的笨功夫,需要善于动脑,需要不停地观察、分析、思考、判断。
  当问及吴以成的科研心愿时,他爽朗地说,中国晶体材料事业来之不易,经过这么多年的努力,已经在国际上有影响了,而且是世界领先水平。但我们还有很大的上升空间,作为老一辈的代表,我希望现在的年轻人尽快成长,做出成就。做做咨询、做顾问,也希望我国晶体事业、能够不断地继续辉煌。
  “大国工匠,甘为人梯”这就是一位材料科学家、一位国家工程院院士,一位老科研工作者最质朴而纯真的心愿。
  (编辑/张峰)
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