追逐未来的“追光者”

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  神秘的宇宙,通过一只只人造“眼睛”,一点点向我们靠近。通过这一只只“眼睛”,璀璨星空的每颗星星,都变成了一个大大的光球。
  参与制作这一只只人造“眼睛”的人中,有这样一位“追光者”。
  他解决了光刻机镜头精密检测、暗弱天体高精跟踪、空间碎片快速搜索等国际难题,将天文望远镜尽可能地向远、向精、向微观延伸,一点点揭开宇宙的神秘面纱。
  这位“追光者”,就是入选首批重庆英才计划的青年拔尖人才马晓燠。
  “别人什么都不给,那我们
  就自己做”
  出生在四川的马晓燠,从小对物理和计算机特别感兴趣,学计算机是他儿时的梦想。
  2002年高考,将目标瞄准浙江大学计算机系的马晓燠,因分数原因,被调剂到成都电子科技大学就读光电专业。
  “既然被分配到这个专业,那就只能埋头苦读。”专业未能如愿,马晓燠曾一度黯然神伤。但通过对光电专业深入的学习,马晓燠渐渐找到光学的魅力,研究光、捕捉光渐渐成为他的乐趣。
  大学毕业时,成绩优异的马晓燠被保送到中国科学院光电所进行硕博连读。在中科院光电所这片“肥沃”的土壤里,马晓燠迅速成长,他曾经的理论研究,开始转化为现实成果。
  2009年,刚转为博士研究生的马晓燠参与了一项研究,主要是对光刻机镜头的检测设备进行攻关。
  光源和镜头是制作光刻机最核心的技术,要造出一台好的光刻机,镜头的检测设备尤为重要。
  最初,研发团队打算向国外直接引进设备。但依靠技术专利筑起铜墙铁壁的企业,不仅不卖设备,连马晓燠提出去研究室参观学习的申请都被拒绝了。
  “别人什么都不给,那我们就自己做!”无奈之下,马晓燠下定决心,干脆从引进走向创新。他回忆,整个研制过程经历了无数次头脑风暴,解决了无数个问题。
  两年时间,不断推倒重来,马晓燠终于研究出光刻机镜头的检测新算法,将检测精度数据由曾经的几纳米降低至一纳米以下,精确度大大提高,为我国自主研发光刻机奠定了良好的基础。
  “那种满足感和成就感,至今让我难以忘怀。”马晓燠说。
  “将不可能变成可能,是我不变的信念”
  追光路上,步履不停的马晓燠,在完成对光刻机镜头检测设备的研究后,又争分夺秒研究起单光子探测技术。
  单光子探测技术就是探测一个光子的技术。形象地说,假设一颗水滴是水的最小单元,打开水龙头,水就会流出来,用水龙头可以控制每一颗水滴,量子调控就像水龙头一样,单光子探测器相当于探测到滴下来的每一颗水滴。
  作为光信号探测能力极限的单光子探测器,一直是世界各国研究和竞争的焦点。
  2011年,时值中科院光电所研发四米光电望远镜,单光子探测技术成为四米光电望远镜探测能力变强的关键。
  为了加快研发速度,马晓燠想在自主研发的同时,去购买外国技术,这一次依旧吃了“闭门羹”。
  “很糟糕,相关的产品国外根本不卖。”马晓燠说,严格的技术封锁,再次让他转变了想法,既然别人什么都不给,那干脆就自主创新,打破技术封锁,掌握核心科技。
  明知山有虎,偏向虎山行。单光子探测器的研发是一个非常复杂的系统工程,从材料生产、加工到系统集成,必须从零开始探索。
  摆在马晓燠面前最大的三个难题是:单光子信号处理经验少、采集数据储备量不够、单光子脉冲幅度小。
  为了解决信号干扰的问题,马晓燠通过数千次模拟,找到了串扰信号产生的机理,并提出了解串扰算法。通过这个算法,结合单光子探测器的探测能力,可以将对天体的跟踪误差降低到几微米之内,实现了对太空天体的精准捕获。
  为积累数据,实验一做就是3年。“那段时间,实验室就是另一个家。”马晓燠回忆,为实现对单光子脉冲的有效捕获和甄别,他对比了上百种器材,有时试得都想把手头的材料给扔了。
  随着马晓燠研究单光子探测技术的成熟,观星数量与亮度比以前提高了10倍,天空所见区域扩大1%至3%,精度提高1倍,在空间对地观测、深空探测和天文观测等领域发挥了突出作用。
  2018年5月,马晓燠成立了重庆连芯光电有限公司,这也是中科院光电所的首个产业化公司。
  “将不可能变成可能,是我不变的信念。”马晓燠坚定地表示。
  “追逐光,就是追逐未来”
  位于智利的帕穹山顶峰,海拔高度2678米,是地球上最适宜进行天文观测的地方之一。
  2016年,中國规划在这里建立第二个海外天文观测基地,并研发首个海外巡天天文望远镜项目。
  因在光学仪器制造上的杰出表现,2018年,经组织遴选,马晓燠赴南美天文中心任主任助理。
  来到智利的马晓燠发现,帕拉纳尔天文台的每一台望远镜,都是光学、电子、材料等多个制造领域创新的集合,正是这些一流的仪器和装备汇聚在一起,才构成了智利超一流的天文观测水平。
  马晓燠心里明白,在这里不仅要自主研发,更要学会合作,通过合作提升自己,在合作中带动天文观测技术的进步和相关产业的升级。
  为此,马晓燠抓住每个交流学习的机会。当地科研团队寻找地外行星的图像处理方法给了马晓燠新的启发,他将新方法应用在空间碎片快速搜索上,进而成功解决了这一国际难题。
  不仅如此,为让中国学者更好地参与国际合作,马晓燠积极协调安排,让多名国内知名院校的博士参加了南美天文研究中心开展的博士后计划。通过这一计划,在研究中心运用世界最先进的望远镜做天体数据的采集和测量,取得了多项研究成果。
  “追逐光,就是追逐未来。”马晓燠说。
  其实,追光者,本身就是光。
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