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六十年工作的一点感受 西南大学 刘德森





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                                 2011年在陕西秦嶺山中





2019年2月26日

 

我是1959年大学毕业参加工作的,先后在中国科学院陕西分院应用光学研究所、中国科学院物理研究所、中国科学院西安光机所和西南大学从事纤维光学、光纤通信、变折射率光学、集成光子学和微小光学学科领域的科研和教学工作,作出了多项高水平的科研成果,荣获国家和省部级奖11次,出版学术著作五本,发表学术论文130多篇,发明专利3项,长期担任中国光学学会会理事和纤维光学与集成光学专业委员会副主任和主任,荣获国防科工委“献身国防科技事业”荣誉证章;享受政府特殊津贴,荣获全国光纤通信与集成光学杰出贡献奖,荣获中华人民共和国有突出贡献专家证书。

 

今年是新中国成立70周年,我是在党的教育下成长起来的,是和新中国一同走过了这段光辉的岁月。我们这一代科技工作者始终不忘初心,牢记用创新科技成果为人民服务的使命,全力拼搏,为中华民族的伟大复兴奋斗终生!现用我长期从事科研工作的一点感想来纪念伟大的新中国成立70年。

 

创新是科研工作的灵魂,边干边学是创新的基础

美国在20世纪50年代中期研制成功光学纤维,将它作为光传输介质的可能性引起了国内外的高度重视。中国科学院西安光机所龚祖同所长及时抓住这一苗头,1962年领导我们在新成立的西安光机所首先开创纤维光学这一新科学技术研究。当时,作为研究室负责人的我和课题组同志在所长直接领导下,敢于担当,决心艰苦奋斗迎难而上,用自己的双手研制出我们自己的光学纤维,为祖国争光。当时,工作条件很差,没有资料,没有设备,我们从未见过光学纤维,但祖国需要光学纤维,我们怎样办?这时,我们重温了毛主席的教导:“我们中华民族有同自己的敌人血战到底的气概,有在自力更生的基础上光复旧物的决心,有自立于世界民族之林的能力”。龚老告诉我们要在实践中学习,他说:“搞科学研究,就是从无生有,就是要创造,就是要走前人没走过的路,做前人没做过的事”。“搞科学研究,不是学好了再干,而是从干中学,从学中干,边干边学,边学边干”。我们决不能等待,只能白手起家,于是,我们查文献,开诸葛亮会,提出方案,利用归铁架作成简易的拉丝机,选取现成的玻璃棒和玻璃管,经过若干白天黑夜的奋斗,经过多次失败,但我们并没有恢心,也没有退缩,对祖国的强烈责任感使我们斗志更旺。我们决心战胜困难、奋勇前进。失败,总结,再实验,又失败,再总结,终于在1963年初拉出了我国第一根光学纤维,为我国光纤通信事业的发展奠定了基础。

 

这次的实际工作对我的成长起了重要作用,从此以后,“创新是科学研究的灵魂,边干边学是开展科研工作的法宝”的思想就引导我在科学研究领域奋斗了五十多年。实践告诉我,科研不能总是模仿,不能老是走别人的老路,跟在别人后面爬行,只有在前人工作基础上进行创新,工作才能前进,才能作出对国家有用的高水平的研究成果。拉出光学纤维后,我们从实践中进行总结,经过一段时间的努力,我们先后研制出粗、细拉丝机,在国内率先作出光纤传光束、光纤传像束、光纤面板和微通道板,使西安光机所成为全国重要的纤维光学研究中心。

 

在龚老的学术思想指导下,我始终坚持自己动手、从干中学、刻苦钻研、走自已的路,和其它同志一道先后在国内开创了变折射率光学和微小光学两个学科方向。作出了变折射率透镜、异形孔径微透镜阵列和全球形平面微透镜等重要创新成为国家作出了贡献,得到了科学界的充分肯定。到了科学界的充分肯定。

 

科技工作的目的就是作出创新成果,为祖国爭光

在长期科研工作中,我形成了一个习惯,就是自己的科研工作总是要和国家的要求和人民的利益联系起来,科学研究不单纯是自己个人的兴趣和爱好 ,不是把自己存在银行里,为了给自己积累资本,以便将来出名,获利,而根本目的是为了促进国家科技兴旺发达,为祖国争光。

 


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                                        2010年在深圳海滨



上世纪70年代初,龚祖同所长领导我们开展军用微光夜视仪用的光纤面板研制,在一次会议上他对我们说:“我们研制光纤面板意义非常重大,主要是解决在黑夜中能瞄准敌人的问题。如果我们能把瞄准精度提高20%,就等于增加了20%的解放军”。龚老就是这样处处把承担的工作任务提高到为国家争光的高度来教育我们。在研制国防任务光纤面板过程中,遇到一个问题就是光纤面板的对比度上不去,性能过不了关,国防科工委很着急。这时龚老说,在马岛战争中,英国军队利用微光像增强器(利用光纤面板制作)黑夜攻上马岛,取得了战争的胜利。我们早一天解决光纤面板对比度问题,我国就可以早一天将微光像增强器装备部队,解决军队黑夜看得见敌人、瞄得准敌人的问题。从提高战斗力来说,就等于增加了几万解放军。龚老的这些话使我们深感自己肩上担子的分量,全国几百万解放军的眼睛盯着我们,我们压力增加了,责任感更大了,干劲也就更大了,大家出主意想办法,最后终于采用插黑丝的办法提高了光纤面板的对比度,解决了问题,完成了国家任务。1973年我们要研制变折射率透镜用的含铊光学玻璃, 这是一场涉及在我国发展光纤通信和开展微小光学研究的关键工作。铊是巨毒元素,在熔炼玻璃时,会有大量铊的蒸汽挥发,最容易中毒。当时我们没有防护条件,因为有巨毒,国内其它单位都不愿干,我们干不干?这时我想起了毛主席的话:“那些地方有困难,有问题,需要我们去解决,我们是为着解决困难去工作、去斗争的。越是困难的地方越是要去,这才是好同志”。既然是国家需要,我们一定要干,下定决心后,我们不可能等到防护条件建设好后再干,在国家任务紧急情况下,我们最后采用了既简单又安全的防护措施,带上防毒面具、穿上高筒胶鞋,全副武装上阵,终于在巨毒环境下安全地炼出了可用的铊系特种光学玻璃,研制出我国第一个变折射率透镜,为光纤通信的发展作出了我们应有的贡献。

 

1987年以后,我连续承担了三项“八六三”高科技项目,三项国家自然科学基金项目和一项中科院“八五”重点科技项目。我决心按照党对自己的要求和自己对祖国应尽的职责,在我国开创微小光学这个高技术研究领域。我们本着:献身,求实,创新,协作精神,把很好完成这项任务当作是党对自己的要求和考验。经过几年的艰苦奋斗,我们在国内首先研制出自聚焦平面微透镜阵列,并取得了多项高水平的研究成果,为在我国开展微小光学研究奠定了良好基础。我们的工作得到了国内科技同行的公认和好评,完成了国家任务,为祖国争了光。

 

1996年秋我调到西南大学物理学院后,这里工作条件很差,又没有一支队伍,开展应用基础研究困难很大。面对这种情况,是安于现状,畏首畏尾,得过且过,还是自力更生,艰苦奋斗,创造条件,尽力稿好工作,。我通过学习,检查了自己,明确了一个科技工作者在任何时间,任何工作岗位上都应有革命精神,成为站在第一线的尖兵。我不能回避困难与问题,而应用积极的态度去解决问题,任何困难总是可以解决的。于是我和刘晓东等人,自己动手,因简就陋,开展工作,几年来,我和组内同志,研究生一起,勤勤恳恳,踏踏实实地工作,在重庆市计委、科委和学校,学院领导的支持下,经过长期努力,建立了虽然简陋,但能初步开展研究工作的离子交换和光学检测实验室,并出色地完成 重庆市科委的几项攻关任务,并得到了重庆市科委的好评。为了解决自聚焦透镜的批量化生产,我们实事求是的对产业化前遇到的关键工艺问题—光学性能均匀性问题进行了较全面和深入地理论分析和实验研究,我们认真抓了基质玻璃熔炼,离子交换丝的拉制和离子交换工艺三个关键环节,终于找到了出现光性不均匀的原因和解决问题的途径,并通过实验取得了与理论分析一致的结果。与此同时,我们在提高自聚焦透镜成像质量,改善像差方 面也作了一些有效的研究工作,申报了三项发明专利,为自聚焦透镜的批量生产准备了条件。一个共产党员,一个科学工作者,他在科学研究中追求的应当是什么!钱学森,钱三强等老一辈科学家,他们为什么放弃在国外令人羡慕的地位和优厚的待遇,毅然回到祖国,用自己的知识为祖国服务!我的老所长,龚祖同院士,为什么放弃在德国即将到手的博士学位,毅然回到祖国建立望远镜生产工业,解决抗日战争对军用望远镜的急需。因为他们搞科学研究,不为名不图利,而是一心要用自己的能力为祖国的强大服务。能用自己的知识为人民服务是他们的最大荣幸。我是一个无名小卒,虽然没有这些著名科学家那样的卓越本领,也没有他们作为一个优秀共产党员所具有的高尚思想境界,但我作为一个共产党员,一名科技工作者,应当向他们学习,学习他们把自己放到社会主义祖国的伟大事业中。为祖国的富强、为人民的幸福而从事科学研究的革命品质,立足自己的工作岗位,奋发图强,勤奋工作,自觉地为中华民族的伟大复兴贡献力量。

 

长期科研工作实践教育了我,一个共产党员面对工作,首先想到的应是党和国家对自己的要求,自己的工作在中华民族的伟大复兴中的价值,把自己的工作视为是对祖国、对人民的一种种责任,这样自己会有一种强烈的祖国责任感,民族责任感,责任感会给自己很大的压力。这种压力是鞭策自己不怕苦,不怕难,勇往直前的力量,你就有最大的自觉性,最大的勇气,千方百计想办法完成任务。人就是生活在各种压力之中,没有压力,人就没有前进的动力,就不能前进。因此,有压力是好事,压力会逼迫你去努力奋斗,去想办法、克服困难、做好工作、完成任务。另一方面,有了这种压力,自己就会有一个报国之心,就一心想为祖国科学技术的发展,为中华民族的伟大复兴作出自己的贡献,这样一来,想大家多了,考虑自己少了。在为祖国争光的激励和鞭策下,你就会在平凡的科学实验工作中体会到不平凡的意义,从自己普通生活中感觉到不普通的价值。

 

科技工作一定要有严谨求实的学风

1963年,我们开始制作光纤传像束,当时制作的传像束分辨率只有每毫米5线对,应用有困难。提高传像束的分辨率,就成为当时一个重大的理论和技术问题。我们根据<矛盾论>的教导“任何过程如果有多数矛盾存在的话,其中必定有一种是主要的,起着领导的、决定的作用,其它则处于次要和服从的地位。因此,研究任何过程,如果是存在着两个以上矛盾的复杂过程的话,就要用全力找出它的主要矛盾。捉住了这个主要矛盾,一切问题就迎刃而解了”。我们认真分析影响光纤传像束分辨率的诸因素后认为,光纤传像束分辨率低的主要原因是传像束两端面的像元间没有实现一一对应的相干关系。因此,解决问题的办法就是要对10微米的光纤进行精确排列。于是,我们分工负责,对提出来的三种不同的光纤排列方法同时进行实验,最后终于找到了一种利用重力作用的斜面溜丝排列工艺,很好地解决了光纤细丝的整齐排列问题,采用这种排列工艺制作的光纤传像束,分辨率可达每毫米35线对以上,基本满足应用的要求。我们提出的这种方法,很快推广到全国,至今还在国内一些制作传像束的单位使用。

 

我们科技工作者,对待科学研究的态度应当是刻苦钻研,实事求是,具有严谨的科学学风。2003年,为了改善自聚焦透镜的折射率分布,改善像差,我指导研究生开展二次离子交换工艺研究,当根据实验数据拟合成折射率分布曲线时,我们得到的修正曲线在理想折射率分布曲线的上面。2005年,我指导另一名研究生对二次离子交换工艺再次进行深入研究,当和自聚焦透镜的像差结合考虑时,发现原来得到的结果应是枕形畸变,只有当修正曲线在理想曲线下面时,才会是桶形畸变。像差的实验结果告诉我们,我们制作的自聚焦透镜是桶形畸变,这和以前的理论分析出现了矛盾,说明我们过去根据干涉实验得到的数据拟合折射率分布曲线时的理论分析明显有错,但错在那里,我反复对实验数据和拟合方法进行检查,又让研究生重作实验,结果还是一样,我又查阅资料,对问题深入思考,最后发现我们以前思考问题的思路有错,“实践论”告诉我们:“人们要想得到工作的胜利即得到预想的结果,一定要使自己的思想合于客观外界的规律性,如果不合,就会在实践中失败。人们经过失败之后,也就从失败取得教训,改正自己的思想使之适合于外界的规律性。人们就能变失败为胜利,所谓’失败者成功之母’,’吃一堑长一智’,就是这个道理”.我們以前错在我们仅考虑了离子交换结果的折射率分布曲线的四阶和六阶系数,而忽略了二阶系数。其实二阶系数的影响是非常重要的,于是我们从新考虑了折射率分布曲线二阶系数的影响后,利用同样的测量数据,拟合的折射率分布曲线就位于理想曲线的下部,就得到了像差是桶形畸变的正确结果。事实告诉我们,科学研究是一个深入钻研,探索真理,实事求是的工作,必须要有严谨的科学态度,要善于发现矛盾,牢牢抓住矛盾,认真解决矛盾,而不能回避问题。发现矛盾是件好事,是进一步作出创新工作的开始。应抓住矛盾,深入分析产生矛盾的原因,找出解决矛盾的办法,矛质解决了就有正确的结果,科研工作就前进一大步。科研工作的成绩是建立在付出的辛勤劳动的科学态度基础之上,你付出的劳动越多,一般来说,你取得的成绩就越大。

 

科技工作一定要有全心全意为人民服务的工作态度 

长期的科研工作和其它社会活动中,对我影响最大,最深的一点就是一个共产党员、科技工作者不能离开实际、离开群众,高高在上、指手划脚,一定要始终站在工作的第一线,全心全意为人民服务,在工作中始终起模范带头作用,永葆革命的青春。

我作人、干事有一个信条,就是一定要满腔热情,要乐观,要干就一定要干好。要经常想到自已是一个普通的群众,因此一定要和群众打成一片,但自己是一个党员,是一个干部,就不能用群众的标准来要求自己,愿谅自己,而应在群众中作好工作,起模范带头作用,带领群众共同前进。已所不欲,勿施于人,要大家干的,自己一定要带头去干,小至打扫实验室卫生,建设实验室,作实验,大至一些重大事项,我都是这样。工作中,我一直坚持按时上班,积极参加各种活动,从不脱离群众、从不稿特殊化。

 

1978年,我们开展低损耗光纤研制,利用CVD工艺制作石英光纤时,由于工艺设备条件较差,有氯气泄漏,剌激味很强,对这一工作,组内同志大家面有难色,在这情况下,群众看党员,党员看干部,我作为研究室主任、课题组长、共产党员,我的态度对工作的开展十分重要,于是我二话没有说,没有让别人干这部分工作,自己挺身而出,亲自操作。在我的带头下,大家争先参予,工作进展非常顺利,很快作出了石英光纤预制棒,完成了预定的计划。但由于自己实验中毒,大病一场。虽然这样,但自已并不后悔,因为我作到了一个共产党员应当作的,我没有把危险工作推给别人,而是拣困难的工作作,吃苦在别人前头。工作中发挥了一个共产党员和室主任的模范带头作用。

 

我为了讲好课,我非常重视备课和写课件,我知道,教科书上的内容是很基本的,是学生必须掌握的知识。由于是书,有的知识就不一定是最新的知识,因此,讲授中我很注意以下三点。一是知识的系统性和科学性,要由浅入深,要特别注意给学生讲清楚在科学技术的发展中是如何提出问题和如何解决问题的思路;二是要补充一些当前最新的和最先进的知识,使学生了解该领域的最新进展;三是在教学中特别注意进行学习方法、思维方法和道德品质教育,激发学生爱科学、爱祖国、爱学习的热情。备课过程,实际上也是自己一个再学习的过程,是将知识系统化的一个再认识过程,自己不懂的,是很难把学生教懂的。教学中,我们还要有一个实事求是的态度,真理是无穹尽的,科学事物今天是真理,明天就有可能不再是正确的了。有的地方,学生也可能认识得比自己深入,学生提出的问题也有可能把自己难住,自己要谦虚谨慎,要善于和学生平等地讨论问题,要有向学生学习的态度。我常说,我们讲课,不要认为自己总是100%的正确,这是很困难的,有90%是正确的,我就很高兴了,10%不正确的地方,要和同学们讨论得出正确的结论。正因为这样,我讲课受到了学生的欢迎,我心中也得到了安慰。

 

培养研究生是我的另一重要职责。为人民服务就是要作好为研究生的服务,要对研究生的品德、能力和学识负责。对研究生的培养主要的是思想品德、科研能力、工作能力、创新能力和科学思维的培养。多年来,我一直为研究生讲授纤维光学理论、变折射率光学和微小光学基础课程,主要是使研究生通过课程学习,掌握必要的基础理论和专业知识,培养研究生的科学思维、创新思维和科学的学习方法、工作方法。因此,研究生课程教学,既不能全照书本讲授,也不能一点不讲,完全让其自学。我在重点讲授中特别注意讲深以下几个问题:理论出现的背景,既当时如何提出问题、如何分析问题、如何解决问题;理论今后可能的发展;讲授中我试验过结合课程内容将自己长期科研工作的经验、教训和体会用生动的实例讲授给学生。华罗庚院士有句名言,书要越念越厚,又要越念越薄。怎样使研究生对这门课程达到越学越薄!这就是我们当老师的要在课程讲授中帮助学生解决的问题;

 

  我从事的学科是属于工程光学领域,对研究生的培养不仅有基础理论方面的要求,还应有实际科研动手能力方面的要求。用我的俗话说,就是要求学生既能文,又能武,两方面缺一不可。

 

在实验能力的培养方面,为了解决本校实验条件方面的困难,我采用了学校和高技术公司共同培养的办法,如我有三个研究生放到公司作硕士论文,充分发挥了大学和公司各自的优势,这样作,不仅可以写出了水平较高的论文,而且对研究生有很好的教育。他们在公司可以学到很多在学校中学不到的知识。如有一位研究生,初到公司各方面很不习惯,曾想回来,在我的反复启发下,最后下定决心,放下架子,坚持下去,论文不但完成得好,而且很有体会地说,这是他一生中收获最大的时光之一。

 

对待研究生,既要严格要求又要亲切关怀。研究生是自己的学生,又是自己工作上的助手。导师要多关心他们在工作和政治上的成长,对研究生存在的问题,要耐心教育,严肃对待,而不能姑息迁就,护短,应热情帮助他们改正。

 

 

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                                      2011年在四川西南科技大学作报告

 

                     


 




退而不休,老有所为,继续前进     

我是2007年10月退休的,退休前我一直从事科研和教学工作。退休后,条件和环境变了,工作和生活都不习惯,心情也有些不平衡。但我有一个想法,我虽退休,但我是党培养的科技工作者,是一名长期在毛泽东思想哺育下成长的共产党员,不能完全休息,一定要发挥余热, 继续作一点工作。于是,我在2008年完成承担的国家自然科学基金任务后,2009年继续申请了一项新的国家自然科学基金项目,领导课题组继续奋斗在科研第一线。我还培养了一名在职博士研究生,2012年获博士学位。退休后,我继续担任中国光学学会理事,纤维光学与集成光学专业委员会主任,每年要负责组织三次全国性学术会议,虽任务较重,但感到是在为振兴中国科技出力,心情却很舒暢。劲头也较大。

 

我的一生,有近60年时间在中国科学院西安光机所和本校从事微小光学领域的研究工作,作出了一些水平较高的研究成果,是科技界也有一定的影响。退休后,虽不再上班工作,但我用科研工作继续为人民服务的思想未变。这时,我收到科学出版社的邀请函,让我写一本反映自己的学术思想和研究成果的学术著作。过去,我虽写过几本书,都是花了不少精力,还要自己付出版费,有点出力不讨好的感觉。对科学出版社的邀请,我思想上有过斗争,我想。我领导课题组在微小光学领域工作了近60年,对该领域我是很有感情的,我们作出了不少水平较高的成果也有一些宝贵的实践经验,对这些知识我们不能看成是自己的私有财产,自己可以随便支配,而应看成是国家财富的一部分。我退休了,但不能让这些财富放在笔记本中,成为历史,应当将它总结成文,提供给读者,让它继续发挥作用,让它为我国微工程系统和微光子器件的发展,为我国光纤通信、光信息处理技术、光纤传感技术及先进国防技术的微型化与集成化贡献一点力量。在这种思想支配下,我下定决心按出版社要求,千方百计完成出版著作这一艰巨任务。

 

万事开头难,要写书,首先要掌握丰富的资料,我首先将自己手中保存的近50年的实验记录、工作总结、实验样品、研究论文、专利加以整理,并多次到我过去的工作单位西安光机所查阅科研成果档案和访问老同事,又得到了一些宝贵资料。对这些资料我反复进行分析、研究,在研究中,既考虑科学知识的科学性和系统性,又考虑实验数据的 准确性和代表性。在书中,既要有深入的科学理论和技术工艺专门问题的理论分析,又要有在理论指导下的实验结果;既要重点突出自己在该领域提出的学术思想和理论观点、作出的突出成果,又要结合当前国内外的最新研究成果,难度大、任务重。在考虑这些要求的基础上确定目录大纲,完成了写作的最重要一步。

 

在具体写作过程中,为了理论分析和实验结果的科学性和严密性,对全部数学推导和实验结果都重新进行检查,对一些带结论性的文字,都进行反复推敲,作到准确无误,对写好的初稿,经过反复修改。在我三位研究生的参予下,经过四年多时间的艰苦努力,终于在2012年底完成了65万多字的学术著作<微小光学与微透镜阵列>初稿,该书由科学出版社于2013年4月正式出版。该书出版后,在科技界得到了好评。科学出版社认为该书“是作者多年承担国家重大科研项目的成果总结,起点高,系统性强,内容新頴,覆盖面广。该书已达到国内先进水平,主要内容达到国际先进水平,具有很高的学术价值“。中国科学院院士刘颂豪教授认为:“书中对变折射率光学、微透镜阵列、异形孔径变折射率透镜及阵列和阵列光学方面,在理论研究和实践方面都有不少创新,很有特色。因此,本书学术水平高、实用价值大,是国内目前不可多得的一本研究微纳光学的学术著作。” 工程院院士、清华大学金国藩教授认为该书“是刘德森教授长期在纤维光学、变折射率光学和微小光学领域研究工作的科学总结。…..理论和实践方面有不少创新,很有特色。是一本学术意义高应用价值大的著作”。

 

学术著作出版了,实现了我的最大一个愿望,我感到十分高兴。这件事也深刻地教育了我,年老退休是自然规律,是无法也不可能违背的,但工作可以退休,思想绝不能退休,一定要有终身为人民服务的志向,根据自身条件,在保证身体健康基础上,是可能作到退而不休,老有所为的,完全可以用自己长期工作中积累的丰富知识和经验这个财富继续为国家作出自己的一点贡献,为中华民族的科技和教育事业的复兴出一点力量。

 

我己经82岁了,一直回想一句古话:“老骥伏枥,志在千里;烈士暮年,壮心不已!”,它将鞭策我今后要在光学领域继续奋斗,让自己的晚年更加绚丽多彩!





                                                                著名物理学专家   刘德森

 


刘德森,教授,博士生导师,1937年10月出生,陕西省南郑人,1959年7月陕西师范大学物理学系毕业。现任西南大学物理学院和电子信息工程学院教授、光电科学技术研究所所长,中国科学院西安光学精密机械研究所兼职研究员,美国光学学会和SPIE会员,中国学会光学纤维光学与集成光学专业委员会主任,重庆市光学学会高级顾问。1988年,获国防科工委“献身国防科技事业”荣誉证章,1993年,享受政府特殊津贴。2003年,荣获中国光学学会纤维光学与集成光学专业委员会、中国电子学会通信分会和中国通信学会光纤通信专业委员会授予的“全国光纤通信与集成光学杰出贡献奖”,2006年11月荣获“中华人民共和国有突出贡献专家”称号。2009年11月,荣获‘中华人物’等九单位授予的“中华优秀创新人物”证书,2010年5月,荣获‘中华爱国英才报效祖国活动组织委员会’颁发的“中华爱国英才长城贡献奖”。2015年被中共中央宣传部评为“中国杰出人物”。2016牟被人民日报社评为“杰出人物”,被中共党史人物研究会评为“中国十大优秀杰出人物”。

 

一、主要成就和创新成果。

刘德森教授,一直在科研单位和大学从事纤维光学、变折射率光学和微小光学领域的研究工作,他一生取得了多项国际先进、国内领先水平的研究成果,对我国光学学科的发展做出了贡献,是该学科领域 的开拓者之一。

 

他先后承担国家课题多项, 其中有“八六三”课题三项(自聚焦复合透镜面列阵,光计算中集成平面微透镜列阵光学器件研究,光纤互连器件),国家自然科学基金课题七项(变折射率光学理论、技术与应用研究,自聚焦平面微透镜阵列光学成象理论研究,聚焦型玻璃掩埋式光波导单模疲分复用耦合器研究,自聚焦平面微透镜阵列多重图象并行识别—视觉模拟,高功率光纤阵列耦合器蕊片研究,正方形自聚焦透镜及正方形孔径微透镜阵列研究,变折射率异性孔径微透镜阵列的制作及光学特性研究),一项中国科学院重点研究项目(微小光学理论、技术与应用技术研究),国防科工委项目4项(光纤面板二四会战,光 纤坦克潜望镜,光学纤维传光束,光纤传像束),各部委项目3项(输卵管绝育新技术-微型内窥镜研究,锁芯痕迹内窥检查镜研究,微型图象摄取和接受系统研究),重庆市计委和科委项目5项(光信息产业基础元件-自聚焦透镜的研制,重庆市光子产业的发展预测和发展战略研究,平面变折微柱透镜阵列激光束整形新器件研制,变折射率透镜产业化关键技术研究,自聚焦透镜光性均匀性研究)。他用热爱、责任、奉献和执著,担负起历史赋予时代的使命,在四个学科领域作出了开创性研究工作。1962年,在我国应用光学创始人龚祖同院士领导下,组织力量在国内首先开展纤维光学研究,并研制出我国第一根光学纤维,第一只光学面板;1972年,在龚祖同院士指导下,他领导课题组在国内首先开展变折射率光学研究,并于1973年在国内首先研制出 自聚焦透镜,1985年承担了首批国家自然科学基金项目“变折射率光学理论、技术与应用研究”,取得了一些高水平研究成果;1984年,为了适应光信息技术发展的要求,他提出了开展以研制平面微透镜阵列为主的微小光学研究,在国家“八六三”、国家自然科学基金委和中国科学院的支持下,于1989年,在国内率先制出自聚焦平面微透镜阵列,并对微小光学、阵列光学的光学特性、工艺、测试技术、光子阵列器件从理论和实验两方面进行了研究,取得了一些重要的创新成果,促进了我国微小光学的发展;1996年,他在重庆市科委和国家自然科学基金支持下,开展了自聚焦透镜光性均匀性和异形(正方形和正六边形)自聚焦透镜及异形孔径微透镜阵列研究,首次制出异形(方形和正六边形)自聚焦透镜和异形孔径自聚焦平面微透镜阵列,开创了微小光学元器件的新应用。

 

1、    纤维光学

纤维光学”刚一出现,就受到了我国著名光学专家、中国科学院院士、中国科学院西安光学精密机械研究所所长龚祖同教授的高度重视,他不失时机的领导、组织与大力支持开展纤维光学研究。1963年,在他支持下,刘德森教授(当时是研究室主要负责人)组织力量在国内首先开展纤维光学研究。十多年来,主要作了以下工作:

 

领导全组同志自立更生、艰苦奋斗,从摸索中逐步建立了实验设备,在国内首先拉出了第一根光学纤维,制出了第一根光纤传光束。并根据国内科研工作和生产的需要,先后制作了多种光学纤维元器件产品:

在光纤排列方面首先提出了“平行推移法”和“斜面溜丝法”两种有效的方法,在成束方面,提出了“单片合成工艺”,从而解决了相干束两端面象元的相关排列、一一对应问题,在国内首先制出了分辨率达35线对/毫米的光纤传象束。提出的排列方法,特别是“斜面溜丝法”,得到了国内开展纤维光学研制和生产单位的公认。从1965年开始,他组织力量开展光学纤维面板研究,很快就在国内首先研制出光学纤维面板。

 

在国内首先研制成功多组分变折射率光纤,损耗小于180db/km。70年代末,塑料光学纤维在世界兴起,他在龚老的支持,率先开展塑料光纤研制工作。指导研究生,采用甲基丙烯酸甲酯为基本原料,经多次精馏、聚合、改性等一系列工艺,最后热挤压而成塑料光学纤维。得到的光纤损耗小于200db/km,为国内最好水平

 

2、    变折射率光学

在龚老支持下,1972年,在国内率先组织力量开展变折射率光学研究工作,并于1973年,通过离子交换工艺在国内首先制出了自聚焦透镜,并对自聚焦透镜的光学特性研究提出了一些独创的测试方法。完成了铊系、锂系自聚焦透镜系列产品的研制,1991年克服了许多技术上的困难,首先制作了难度很大的大数值孔径(NA大于0.6)自聚焦透镜和玻璃材料,出射光斑可小于1μm。其主要性能指标达到国外同类产品水平。,1981年,采用邻苯二甲酸二烯丙酯(DAP)和甲基丙烯酸甲酯 (MMA)的热扩散共聚工艺,在国内首先制出了塑料自聚焦透镜。1997年,他指导研究生采用溶胶-凝胶工艺,制作成功自聚焦透镜。1988年,采用自聚焦透镜作物镜和传像中继透镜,在国内首先制作了微型自聚焦内窥镜,其中有直径仅0.9毫米的泪道镜,直径1.7毫米的关节镜,更重要的是制作出带有弯头的多功 能计划生育内窥镜,有很好的应用效果。

 

刘德森教授,对自聚焦透镜的像差产生原因和修正像差的工艺进行了较深入研究,提出了多次离子交换法和热处理法两种改进自聚焦透镜像差的新工艺。经实验证明,这两种工艺有很好的改进像差的效果。

为了自聚焦透镜产业化,刘德森教授对自聚焦透镜产业化的关键技术进行研究,提出了解决批量生产自聚焦透镜的光性均匀的一系列工艺。经实践证明,效果很好。自聚焦透镜的研制成功,使光学元件从宏观领域发展到微小光学领域,促进了科学技术特别是光纤通信、光信息、光纤传感技术、光子集成技术的高速发展。

 

3、    微小光学

随着科学技术的发展,微型化、阵列化、集成化就是光学元器件的一个重要发展方向。为了适应信息技术进一步发展的需要,自聚焦透镜必然要进一步微型化,并从分立元件向组合元件(线阵、面阵和体阵)发展

 

从1988年开始,他在国家有关部门的支持下,先后承担了三项国家“八六三”课题:五项国家自然科学基金项目,开展微小光学理论和器件研究。1988年,采用光刻离子交换工艺在国内首先研制出透镜元中心距10μm—2mm的自聚焦平面微透镜阵列系列样品。并采用高温电场辅助下的两阶段光刻离子交换工艺,在国内外首先制作出球形自聚焦平面微透镜列阵样品,这一创新性工作,受到了国内外专家学者的高度评价。中国科学院对项目进行了鉴定,鉴定意见指出“采用数种不同工艺在国内首先制出多种规格的微透镜列阵,其主要性能指标达国际先进水平。其中球形自聚焦平面该课题组作了不少有创新意义的工作,在微小光学领域在国内率先进行了研究,所取得的成果达到国际先进水平,属国内领先水平”。他指导研究生提出的“旋转对称模型”和“阵列光学”理论,是重要的创新,有很重要的学术意义。

 

4、异形孔径自聚焦透镜和微透镜阵列

微透镜阵列来说,由于透镜元间的空隙存在,填充系数一般不大,对于圆形孔径正方形排列,填充系数最大是78.5%,对于圆形孔径六角形排列,填充系数最大为90.7%。总有部分信息在传输中被泄漏。为了解决这个问题,2006年,他指导研究生,在国内外首次成功作出正方形自聚焦透镜及正方形孔径自聚焦透镜阵列,成像质量很好。2007年,他又指导研究生成功作出了正方形和正六边形孔径的自聚焦平面微透镜阵列。并且研究了这种透镜的折射率分布孔径微透镜阵列的填充因子可以达到98%以上。对异形孔径自聚焦透镜,还发现了一些特殊的光学性能,折射率分布表达式不仅与径向坐标有关,而且还与方位坐标有关,折射率干涉照片不再是圆形对称,而是与透镜外形有关,边缘部分特别是几个角部有较大像差。

 

二、科研成果

1、获奖的主要成果是:“光学纤维器件”,1978年获中国科学院重大科技成果奖;“T-1、L-1、L-2型自聚焦透镜及玻璃材料”,1987年获中国科学院科技进步二等奖,1988年获国家科技进步三等奖;“MGE-1微型自聚焦内窥镜”,1989年评为国家级新产品,1990年获中国科学院科技进步三等奖;“自聚焦复合透镜面列阵理论及器件研究”,1991年获中国科学院自然科学三等奖;“HSL型大数值孔径自聚焦透镜及玻璃材料研究”,1994年获中国科学院科技进步二等奖;“自聚焦平面微透镜阵列理论及器件研究”和“自聚焦平面微透镜列阵”,1996年被国家科委评为“八五”期间“八六三”优秀科技成果;“变折射率介质的物理基础”(专著),1999年获陕西省科学院科技进步二等奖;“重庆市光子产业的发展预测和发展战略研究”和“制作变折射率透镜的关键技术研究”2001年和2005年分别获重庆市科技进步三等奖。

 

发表新型实用专利两项,国家发明专利四项。。

在总结自己多年研究工作基础上,发表(均为主编和第一作者)学术论著五本:“纤维光学”,国防工业出版社1974年出版;“纤维光学” (物理实验从书),科学出版社1987年出版;“变折射率介质的物理基础”,1991年国防工业出版社出版,“变折射率介质的理论与实践”,西南师范大学出版社,2004年出版。“微小光学与微透镜陣列”,科学出版社2013年4月出版。参编科技专著三本:“光学手册”,陕西科学技术出版社1986年出版;“光学手册”(修订版)(2010年出版),“现代自然科学新学科手册”,浙江科学技术出版社1989年出版。发表学术论文130多篇,培养硕士研究生30多人,博士生3人。

 

2007年10月底,刘德森教授已正式退休。然而,为祖国的光事业奋斗半个世纪的刘德森依然继续贡献着他的力量。正所谓:老骥伏枥,志在千里,烈士暮年,壮心不己……

 

 

 

 



 







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