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《高朋满座之领军探秘》沈祥:硫系玻璃及其光子器件,让红外技术走进千家万户

2019-12-03 19:46:10 编辑:陈雯雯

本期嘉宾:沈祥

研究员,博士生导师,现任宁波大学高等技术研究院红外材料及器件研发团队负责人。第七届中国光学光电子行业协会红外分会副理事长、浙江省光电探测材料及器件重点实验室副主任、海洋红外信息技术研究中心主任(宁波大学-宁波海洋研究院合建院校合作平台)、第五届浙江省青年科学技术协会委员和宁波市青年联合会第十二届委员会委员、浙江省151人才工程(第二层次)和宁波市领军拔尖人才工程(第一层次)、浙江省中青年学术带头人、宁波大学首批“浙东青年学者”。

研究方向主要为红外硫系玻璃及薄膜材料制备技术、材料结构及光学特性等;曾获得2014年国家技术发明二等奖和2012年浙江省科学技术进步一等奖、2007年浙江省科技进步二等奖、第十三届宁波市青年科技奖和2018年宁波市青年材料科技奖等。先后主持国家自然基金项目3项、浙江省公益攻关项目和省自然基金项目各1项、宁波市国际合作重点项目1项;在Acta Materialia, Scripta Materialia, ACS Applied Materials & Interfaces, Applied Physics Letters, Crystal Growth & Design等期刊上发表SCI论文126篇,授权发明专利23件,出版学术专著《红外硫系玻璃及其光子器件》1部,受邀参与《Springer Handbook of Glass》书中章节等。

沈祥现任宁波大学高等技术研究院红外材料及器件研发团队负责人。通俗来讲,他所从事的工作主要是红外硫系玻璃材料的相关研究。说到玻璃大家可能立刻想到建筑玻璃,比如家里的玻璃窗等。但实际上他们研究的玻璃是光学玻璃,生活中人们接触比较多的光学玻璃可能就是单反相机的镜头材料了。但是硫系玻璃跟单反相机的镜头的材料组分不一样,因此用途也有差异,它主要应用在红外相机或者红外摄像机领域,这种红外摄像机也称之为红外夜视仪。为什么叫夜视仪呢?就是因为它无论白天黑夜都能清晰的摄像。

我们平时用手机或单反相机拍照时,需要充足的光线,如果光线不足的话,也需要通过闪光灯或者外界灯光来辅助照明。所以普通拍照的成像原理跟我们眼睛为什么能看到物体是一样的,这是一种可见光成像。光线照射到物体表面,物体反射部分光线,我们的眼睛或者光学镜头收集了这些反射光就会在视网膜或探测器平面上形成物体的像。

但是红外夜视仪成像原理并不一样,它是利用物体自身的温度对周围环境辐射能量,这种能量其实就是一种红外光。红外光学镜头捕捉到这些红外光就在红外探测器平面上成像,由于这些红外光是人体自身发出来的,所以它不受周围可见光线的影响,因此白天黑夜拍摄的效果都是一样的。

红外夜视仪最早主要用于国防军事领域,各种武器装备如战斗机、导弹和坦克等都需要全天候的作战能力,因此红外夜视仪是这些装备的必备神器。还有现在很多军事迷都喜欢讨论美国特种部队队员身上配备的各种高科技装备,其中头上戴的就是夜视头盔,可以帮助特种兵晚上发现目标并进行打击。但现在红外夜视仪已经跟我们的日常生活越来越近了,比如现在高档汽车就可以选配夜视辅助系统,该系统在能见度较差的时候,可以辅助人眼观察到300米以内的物体,今后无人驾驶将必配红外夜视系统来保障行车安全。还有安防监控行业,例如现在很多公共场所都布置了监控摄像头,以后红外的监控系统将是一个趋势。现在网上也可以花两三千元买到红外夜视仪的手机插件,可以用手机APP玩转红外,简单看看家里地暖铺设是否均匀、配电箱是否漏电等。

沈祥及其团队是在2005年开始接触红外硫系玻璃,当时他主要是指导研究生做基础学位研究,比如研究不同体系的硫系玻璃,研究分析材料的光学特性和物化特性与材料组分、结构之间的关系。一次偶然的机遇,他们跟国内最大的红外光学加工制造龙头企业—北方驰宏光电股份有限公司有了接触,从对方渠道中了解到硫系玻璃在红外光学镜头设计中是非常有价值的。

硫系玻璃当时是属于紧俏的进口材料,不但价格昂贵,而且口径大的玻璃还禁止运输。所以当时沈祥的团队在负责人聂秋华教授带领下,开展了大尺寸高光学均匀性硫系玻璃制备技术的研发工作。可以说整个研发过程是艰辛的,从技术突破到后面形成自主的技术创新都需要大量枯燥重复的玻璃试制实验。这个过程考验他们的从来不是大家是否足够努力,而是一次次失败带来的迷惘。最终经过八年的研发,他们才不断掌握了玻璃除杂质工艺,解决了大尺寸光学玻璃均匀性的技术难题,形成了自主知识产权的硫系玻璃产业化制备技术,并且发展了硫系玻璃质量检测的技术体系,技术达到国内、领先国际先进水平,研究成果也获得了2014年的国家科技发明二等奖。作为成果的主要完成人,沈祥也非常庆幸自己能参与到整个技术的研发,为祖国的红外材料事业贡献了自己的一份力量。

在获得了国家级奖项之后,沈祥及其团队并没有松懈。近几年,他们还是围绕着硫系玻璃材料这个基石,不断开展新型红外玻璃材料的研发,比如开发出可同时透可见和红外的新型硫卤玻璃材料。此外,他们依托硫系玻璃材料把研究拓展到光器件领域,开展红外光纤和微纳光子器件的研究,这些技术在国防和民用领域都是急需的。

团队所在实验室已经实现了从材料到光器件实验平台的建设和人才队伍的配备,在红外光器件领域也得到了包括国家自然科学基金重大仪器专项、国家自然科学基金重点项目和宁波市3315创新团队等项目的资助,沈祥也希望在这个领域再做出突破性的研究工作。

目前,红外硫系玻璃已经实现产业化,沈祥团队在宁波鄞州区注册了宁波阳光和谱光电科技有限公司,这也是宁波大学第二家学科性公司。鄞州区政府和宁波大学的领导都非常重视,给予了很大的支持,公司运行一年以来都很顺利。

从一名专业技术工作者转型为团队的负责人,沈祥也分享了一些自己的心得:

首先作为技术工作者,自己可能更关注本领域技术发展的国内外研究现状,但是作为团队负责人,自己不但得把握本领域的最新技术,还得了解和本领域相近或者上下游关系的产业技术动态,换句话说团队领导者必须具备更宽的视野,这样才能精准把握住团队未来的发展方向。

其次,团队负责人不仅需要懂技术,而且还要懂管理。负责人需要凝聚团队的力量,充分调动成员的积极性和参与的主动性。在此过程中团队负责人更需要以身作则,大公无私,起到榜样的作用,用自己的激情和热情感染着身边每一个团队成员。同时在生活中也要多关心照顾团队成员,与他们交心,帮助他们成长。

沈祥本科学习的是电子信息科学技术,读硕士时开始接触到光学玻璃材料,当时沈祥对这个领域并不是很感兴趣,甚至一开始还很迷茫,因为这个专业跟自己本科学习的课程跨度实在太大,但是沈祥仍然坚持下来,并且渐渐热爱上了玻璃材料的研究领域。现在他不仅做科研,而且还指导自己的学生从事这方面的研究。所以整个历程对他来说也是一个很好的教育:做事情贵在坚持,坚持才会有收获。

来源:宁波交通广播FM939微信公众号

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