今天2019-1月9日，海洋試點國家實驗室學(xué)術(shù)委員會成員、國家教育部科技委副主任、天津大學(xué)精密儀器與光電子工程學(xué)院教授、中國科學(xué)院院士姚建銓來到海洋試點國家實驗室參加學(xué)術(shù)年會。會議期間，滿頭銀發(fā)、精神矍鑠的姚建銓院士接受了記者采訪，介紹了他目前研究的“激光致聲通信”技術(shù)情況?！昂唵蔚恼f，激光致聲通信就是在空氣中利用激光、在水中利用聲波，通過機(jī)載激光對水的作用完成光波到聲波的轉(zhuǎn)換，把兩種介質(zhì)中最佳的信道物理場結(jié)合起來，形成了強(qiáng)大的技術(shù)優(yōu)勢，為空中與水下載體間的通信開辟一條新的技術(shù)途徑?！币ㄣ尳忉尩?/span>
“與出席海洋試點國家實驗室學(xué)術(shù)年會的很多專家相比，我算是行當(dāng)差別較大的”，姚建銓微笑著說。姚建銓于1962年畢業(yè)于天津大學(xué)精密儀器工程系，1965年在天津大學(xué)完成研究生學(xué)業(yè)。但正當(dāng)他滿懷豪情壯志、意氣風(fēng)發(fā)，準(zhǔn)備用自己的科研知識報國之時，卻遇到了十年動蕩的文革時期。姚建銓談道，“我搞科研本該精力最旺盛的階段遇上了‘文革’，沒辦法，后來我總想把失去的時間補(bǔ)回來，所以就拼命工作?！备母镩_放后，中國科研界迎來了創(chuàng)新發(fā)展的春天，從那時起他便像一個上了發(fā)條的時鐘，每天都在爭分奪秒、高速運(yùn)轉(zhuǎn)。
1981年，作為上世紀(jì)80年代中國第一批公派的訪問學(xué)者，姚建銓赴美國斯坦福大學(xué)、加利福尼亞大學(xué)深造。對于這來之不易的學(xué)習(xí)機(jī)會，他抓緊每一分鐘思考、學(xué)習(xí)。除了在實驗室就是參加英文補(bǔ)習(xí)班，他甚至有時因為實驗時間長，來不及吃飯就去補(bǔ)習(xí)班，餓得頭暈摔倒。然而，就是在這樣的艱苦條件下，他最終以優(yōu)異的成績完成進(jìn)修任務(wù)。學(xué)成之后，面對導(dǎo)師的挽留，姚建銓婉言拒絕，放棄了國外優(yōu)裕的生活和工作條件，毅然返回中國。因為在他心中，始終裝著那個百廢待興的祖國，“祖國的需要，就是我的選擇”。
回國后，由于實驗條件簡陋，姚建銓就用更多的付出來補(bǔ)足。別人工作八小時，他就工作十小時，幾十年如一日，姚建銓用努力和汗水為中國激光研究贏得了一次次榮譽(yù)和盛贊。在高功率倍頻激光領(lǐng)域，姚建銓發(fā)明的雙軸晶體最佳相位匹配的精確計算理論，被國際學(xué)術(shù)界稱為“姚技術(shù)”“姚方法”并廣泛應(yīng)用。在新型激光器及應(yīng)用技術(shù)方面，他成功研制了高效固體激光器、可調(diào)諧激光器、高效倍頻系列激光器等，均達(dá)到了國際先進(jìn)水平。他還獲得國家技術(shù)發(fā)明獎二等獎、國家教委及天津市科技進(jìn)步獎二等獎共4次、中科院特等獎、軍隊科技進(jìn)步獎一等獎、第36屆尤里卡國際發(fā)明博覽會金獎以及該博覽會個人最高榮譽(yù)獎“一級騎士勛章”……
“海洋是國家戰(zhàn)略資源的重要基地，提升我國海洋權(quán)益維護(hù)能力迫切需要研究水下通信動態(tài)組網(wǎng)技術(shù)和信息融合技術(shù)?！币ㄣ屨f。但是，水下通信遠(yuǎn)比日常生活中通信困難得多?？罩信c水下的通信是各國正在研究但未完全解決的問題。由于海水導(dǎo)電率非常高，一般的無線電波進(jìn)入海水，很快會被損耗掉，無法滿足遠(yuǎn)距離水下組網(wǎng)要求，所以目前主要通過在海底鋪設(shè)光纜，借助光纖傳輸信息。這讓那些在地面和海面主要依靠無線電臺收發(fā)電報的水下潛艇、無人潛水器等“行走”的深海裝備無計可施?！皢栴}是發(fā)展的重要引擎，科技發(fā)展的過程其實就是解決問題的過程。水下通信短板讓我和海洋結(jié)緣。”姚建銓談道。
研究發(fā)現(xiàn)，在透明的液體如淡水或海水中，當(dāng)激光脈沖在能量和功率上均達(dá)到或超過該液體的作用閾值時，會產(chǎn)生聲波，該現(xiàn)象稱為激光致聲。當(dāng)從空中向水中發(fā)射一串帶信息編碼的激光信號，激光將在水中轉(zhuǎn)換為聲信號，水下目標(biāo)接收該聲信號并恢復(fù)編碼信息，實現(xiàn)海氣信道中空中到水下的激光致聲通信。
“借助這個技術(shù)，在深遠(yuǎn)海環(huán)境下，水下潛艇與艦艇、浮標(biāo)和其他節(jié)點之間就能建立可靠通信網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建空、天、水面、水下立體網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)海洋多維、多源、海量信息的采集和傳輸。”姚建銓介紹道。相比其他方式，激光致聲通信機(jī)動性更強(qiáng)，隱蔽性更高，已經(jīng)成為海洋強(qiáng)國、軍事強(qiáng)國競相發(fā)展的重要領(lǐng)域?！斑@不僅是學(xué)術(shù)發(fā)展的前沿，更是國家海洋發(fā)展的重大需求?！币ㄣ屨f。相比歐美激光強(qiáng)國，我們在理論研究和基礎(chǔ)實驗上已經(jīng)落后，不及時發(fā)展激光致聲通信技術(shù)，我國難以在短時間內(nèi)打破他國水下通信的技術(shù)壟斷，戰(zhàn)時將無法在信息戰(zhàn)中搶占先機(jī)。
“有了海洋試點國家實驗室這個大平臺，我們將擁有更強(qiáng)大的專家隊伍和平臺支撐，突破機(jī)構(gòu)之間隔閡，整合人才、平臺、資源優(yōu)勢，集中力量辦大事，激光致聲通信定能取得突破性進(jìn)展。”這位80歲高齡的院士自信地說，“作為海洋試點國家實驗室學(xué)術(shù)委員會的一員，看到海洋試點國家實驗室一步步成立、發(fā)展，感受到了國家發(fā)展海洋科研事業(yè)的信心和決心，感到十分欣慰和自豪?！?/span>
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