張書練
張書練
張書練，教授，男，博士生導師，清華大學本科、碩士。
1993年至2004年任清華大學光電工程研究所所長11年，1997年2月至2008年4月間任清華大學精密計量技術及儀器國家重點實驗室主任
姓名：張書練
職稱：教授（博士生導師）
聯繫電話：010-62783440
E-mail地址：zsl-dpi(at)tsinghua.edu.cn（請將(at)替換為@）
個人網站：http://www.zhangshulian.com（清華大學激光技術及現代測量實驗室）
通信地址：北京清華大學精儀系100084
辦公地點：北京清華大學精儀系3201室
張書練，男，河北武強人，清華大學本科、碩士畢業，清華大學精密儀器與機械學系、光電工程研究所、精密測試技術及儀器國家重點實驗室教授、博士生導師。創建並主持清華大學激光技術及現代測量實驗室。
張書練教授最具代表性的貢獻是，與國內外同行一起創建了《正交偏振激光器、現象及其應用》學術體系，並作出一系列獨創性成就。為建立這一體系，他的課題組用了25年時間，前後有8位教師，45個博士/碩士研究生參加。這個學術體系，或叫學科分支，揭示了正交偏振激光器的整體面貌，包括新原理正交偏振激光器發明（雙折射雙頻激光器和雙折射－塞曼雙頻激光器），正交偏振激光的腔調諧競爭特性、光回饋偏振跳變及功率轉移特性的發現，正交偏振激光的系列應用（激光器納米測尺，激光頻率分裂法波片測量等）的原理性發明。
張書練教授出版專著《正交偏振激光原理》，先後兩次獲國家技術發明二等獎，發表論文200餘篇，其中被SCI收錄120餘篇，他引291次（截至2010年），獲30餘項發明專利權，其中一項發明被建立為國內外首個波片測量的標準，發明的新型激光精密測量儀器包括：
1）雙折射雙頻激光器、雙折射-塞曼雙頻激光器；
3）Nd:YAG微片激光回饋納米干涉儀；
4）激光頻率分裂波片測量儀；
5）激光回饋波片測量儀；
6）頻率分裂、頻差調諧、模競爭、正交偏振教學實驗系統；等等。
張書練教授曾任清華大學精密計量技術及儀器國家重點實驗室主任。SPIE，OSA，COS會員，《激光技術》、《紅外與激光工程》、《振動、測試 與診斷》雜誌編委，中國光學學會會員，中國光學學會光學測試專業委員會委員，中國計量測試學會高級會員、理事、幾何量專業委員會副主任，中國宇航學會光電 技術專業委員會副主任，中國儀器儀錶學會光機電技術與系統分會常務理事。
1964.09—1970.03 清華大學精儀系 光學儀器 學士
1978.10—1981.03 清華大學精儀系 光學儀器 碩士
1970.03—1978.09 清華大學無線電系 教師
1989.12—1991.02 比利時布魯塞爾自由大學普利高金研究所 訪問學者
1981.04—1995.11 清華大學精儀系 講師，副教授
1995.12— 清華大學精儀系 教授
1995.07—1995.10 德國Kassel大學 客座教授
1997.10—1998.03 韓國科學技術研究院 韓國Brain Pool訪問學者
2007.02—2007.03 法國圖盧茲理工大學 客座教授
1991.3—1992.3 系人事科科長
1992.4—1993.2 校科研處科長
1993.3—1993.9 校科研處代理副處長工作
1993.9—1994.2 清華大學精儀系代理副主任兼光電技術與儀器教研室主任
1994.9—1998.9 清華大學光電技術與儀器教研室主任
1997.2—2008 清華大學精密測量技術與儀器國家重點實驗室主任
1997—2008 (清華大學)精密測試技術及儀器國家重點實驗室 主任
2005— 中國計量測試學會高級會員、理事、幾何量專業委員會 副主任委員
2007— 中國光學學會光電子專業委員會 副主任委員
2005— 北京交通大學 兼職教授
2008— 浙江理工大學 兼職教授
2010— 華南師範大學 兼職教授
1994— 《激光技術》、《紅外與激光工程》等 編委
1995.11.13-1995.11.30 赴美國開會並參觀訪問斯坦福大學等單位
1996.9.29-1996.10.9 在日本參加學術會議和參觀訪問東京大學等單位
1998.11.24-1998.11.30 參加會議（Nano-metrology in Precision Engineering）並訪問香港各大學
2004.10.11－2004.10.14 第三屆中德微納米技術研討會（3rd Sino-German Symposium on Micro- and Nanotechnology），北京－上海，中方主席
2005.4.18-2005.4.21，中德精密製造技術及裝備學術交流會（論壇）（Sino-German Symposium on Precision Measurement and Micro-Nano-technology），德國不倫瑞克（Braunschweig），中方主席。
2005.9.9日， Anglo-Chinese bilateral Workshop on Nanometrology，University of Huddersfield, Huddersfield, HD1 3DH，中方秘書長
此外：兩次訪問韓國科學技術研究院和高等技術研究院，先後訪問德國亞琛大學，PTB, 奧地利科技大學，德國柏林洪堡大學；兩次任國際學術會議（SPIE）專題會議合作主席，作為合作主席編輯了兩本Proceedings。多次任國際學術會議節目委員會成員，本地委員會成員。
激光技術及應用
精密測量
主要研究興趣包括正交偏振激光器的原理、器件及其在精密測量中的應用。
器件包括：雙折射雙頻激光器，塞曼－雙折射雙頻激光器等。
參加項目包括：863項目1項，國家科技重大專項（2）1項，國家自然科學基金重點項目1項。
光學元件內應力、雙折射和光學波片相位延遲測量的新原理和儀器；
2010年獲國家技術發明 二等獎。
正交偏振激光器及基於其振蕩特性的精密計量儀器；
2007年獲國家技術發明 二等獎。
3. 張書練，費立剛，劉剛，萬新軍，崔柳；
正交偏振激光器腔調諧特性；
2006年獲高等學校科學技術獎（自然科學獎）一等獎。
4. 張書練，李克蘭，韓艷梅，金國藩；
激光器縱模分裂原理，現象及其在激光物理和計量學中的應用基礎研究；
1994年獲國家教委科技進步（甲類）一等獎。
5. 其他獎勵和榮譽，從略。
一、概述
1、經過25年研究，率先在國內外創建了“正交偏振激光器、現象及其應用”學術體系。正交偏振激光器：由激光頻率分裂技術使一個激光縱模（頻率）分裂成兩個；兩個頻率獨有的特性是①間隔可調，②偏振態成90°，即正交。該特性成為發現激光效應的窗口和提出應用原理的基礎。該科學成就可概括為以下四個層面：
（1）發明了激光器振蕩頻率的4種分裂方法；
（2）基於上述頻率分裂方法，提出了兩種雙頻激光器原理，並在技術上使之實現：雙折射雙頻激光器，雙折射-塞曼雙頻激光器（07年國家發明二等獎）；
（3）在上述激光器中，通過腔長調諧，系統性發現、揭示了15種現象（94年和06年各獲教育部自然科學一等獎一項）；
（4）在上述發現的基礎上，發明了9種應用在不同領域或方向上的精密計量儀器（儀器之一獲2010年國家發明二等獎）。
上述四個層面“形成了一個創新性的、從基礎研究到應用研究的較為系統、完整的學術體系”。在發明的激光器中發現了一些規律，據這些規律製成儀器；儀器的研製成功及應用又反過來證明、體現了發現的正確性和價值。
2、以自己的研究結果為主要內容，張出版的《正交偏振激光原理》是世界上第一部系統論述正交偏振激光器的專著，揭示了該類激光器的整體面貌。已2印。周炳琨院士作序說“一些發明和發現將成為發展激光技術的典型事例”，“是激光實驗技術上的重要發現和進步”，“成為激光原理的一個新部分”。
3、發表論文200餘篇、 SCI收錄120餘篇，他引291次（截至2010年）。他人2本專著/教材各1節內容引自張的文章。獲30餘項發明專利權，其中24項已實施。9項激光器或儀器中有5項已應用或轉產，實際應用證明了它們的不可替代的性能。一項發明被建立為國內外首個波片測量的標準。
4、《國家光學和光子學標準化技術委員會》審定張起草的波片測量標準意見：“為國家標準的建立奠定了理論和技術基礎”，“該標準建立在激光頻率分裂基礎上，屬國內外首次提出，能對現有各種波片相位延遲測量儀器進行校準，是一項原始創新性的工作，具有重大意義”。
其他鑒定評價：報獎前評審，德國W.Holzapfel教授，聖彼得堡ISMTII2009主旨報告邀請信等評價張的研究是“原創性、系統性、重要的成 果”，“張的團隊在該科學前沿研究中扮演了主要的角色，在激光科學和測量技術兩方面，做出了原創，系統，和重要的貢獻”。“是國際上對此領域做出開創性貢 獻的最重要課題組之一”。
在ISIST2008，ISPMM2008和ISMTII2009等國際會議上作大會主旨報告5次。作大會副主席、主持分會、作特約報告14次。
二、《正交偏振激光器及現象應用》內容的描述
1、正交偏振激光器原理及技術發明(07年獲國家二等獎)
（1）提出了雙折射雙頻激光器原理：置晶體石英片於激光腔內、或他發明的應力激光腔鏡（鏡基片內表面高透射外表面高反射、其上加外力或在外表面打孔引入內 應力），從而導致一個激光頻率分裂成兩個即雙頻，兩頻率的偏振正交，且頻率差正比於晶片或應力的雙折射。此激光器可輸出大於40兆赫茲頻差。
（2）提出了雙折射-塞曼雙頻激光器原理：在一支激光器上使用應力腔鏡產生雙頻，同時又加橫向磁場減弱模競爭、使頻差1兆赫茲到幾百兆赫茲的兩頻率都能振蕩。
德、台及大陸購買應用，國內外同行普遍認同。
2、正交偏振激光器腔調諧物理規律發現(94年和06年各獲教育部自然一等獎一項)
之前，無法觀察激光器小於一個縱模間隔的兩頻率間的競爭；沒人確切知道有光回饋時激光各模間相互作用。張用正交偏振這一把鑰匙破解這兩個原本不相干的激光 物理難題。思路：①改變正交偏振激光腔內雙折射強度產生小頻差，發生強烈或中度模競爭，②用偏振分光鏡把偏振正交的兩頻率分開傳播、分別探測，③在改變激 光腔長（調諧）中比較兩頻率的強度/位移曲線的幅度、形狀和位相，獲得規律。
研究了包括氦氖、微片Nd:YAG和面發射半導體這三種重要的毫瓦激光器；使用了三種調諧方式：內腔調諧、回饋腔調諧和內外腔同時調諧。
研究結果首次清晰、系統地得出正交偏振激光器物理特性的全貌，“成為激光理論的重要部分”。
（1）腔調諧中光呈偏振態的三種組合（只⊥光振蕩；⊥光和∥光同時振蕩；只∥光振蕩）。已研製成儀器。
（2）頻差小於40兆赫茲，HeNe激光模間強烈競爭發生，兩頻率之一熄滅；大於40兆赫茲，兩頻率一起振蕩。
（3）波片在外腔45度放置，回饋鏡調諧，⊥光和∥光位相差為波片位相差的2倍。已研製成儀器。
（4）波片平行放置於外腔，回饋鏡調諧，偏振跳變發生且一光強條紋周期中兩偏振態佔據寬度和波片的位相延遲成比例。已研製儀器。
（5）雙折射在內腔且外腔弱回饋，強模競爭區外，⊥光和∥光位相差等於相對腔長和相對頻率分裂量的乘積。
(6)凹面鏡高階強回饋形成納米寬度的光學條紋。
作為第一獲獎人，張因這些現象獲得94年國家教委科技進步（甲類）一等獎和06年高等學校科學技術獎(自然科學)一等獎。題目分別是：“激光器縱模分裂原理，現象及其在激光物理和計量學中的應用基礎研究”，“正交偏振激光器腔調諧特性”。
3、正交偏振激光器自感測測量技術系列發明
傳統精密計量中，激光器僅被看成光源。張把觀察到的上述現象延伸成原理，使正交偏振激光器演變成9種感測器。激光器自身就是儀器。篇幅所限，只列6項，其中4項已應用或轉產。
（1）微小內應力和波片位相延遲測量
① 應用激光頻率分裂的概念於材料微小內應力和波片測量 (獲2010年國家二等獎)。提出了激光頻率分裂位相延遲測量原理並儀器化。該儀器是國內外唯一溯源到光波長的內應力和波片測量方法。傳統儀器精度1度，張儀器的精度2分。能測量出傳 統設備不能測得的微小內應力，成為對光學相位延遲測量儀器進行標定的不可替代的設備：為華科的質檢儀器做評定，為福晶測量波片和晶體，為618所測定工藝 引起的內應力作為工藝改進的依據。國家游標委已評審通過，將其建為世界上第一個光學波片測量的標準。618所和成都工具所分別購買了該儀器。
② 利用自己觀察到的規律形成激光回饋波片位相差測量原理並儀器化。在線測量精度λ/1000。為某所標定了德國進口的兩台光位相補償器。該技術已轉讓給福晶批產。
（2）納米位移及形貌測量
研究成一系列互為補充的納米級和納米精度的位移及形貌測量儀器。只列4項。
②利用微片激光器回饋對光強的極高敏感性及採用准共路等技術，研製成了Nd:YAG微片激光回饋干涉儀。在國內外率先實現以極高的解析度（1nm）測量極 低反射率（10－7）目標的位移。有6台已提供給合肥工大和華中科技大學863項目應用。
③ 把Nd:YAG微片激光回饋、准共路外差測相、共焦探測三者結合在一起，發明了激光共焦回饋形貌測量技術。測量弱反射表面台階和形貌的解析度高達2nm
④基於Nd:YAG微片激光對散射光的回饋，發明了新原理的層析技術。測量深度：傳統方法3mm，張的原理6mm。
三、專著、論文和發明專利
專著
1.張書練，《正交偏振激光原理》，2005.1，清華大學出版社。
2.李士傑，張書練，《應用激光基礎》，1994.12，浙江大學出版社。
張書練專著《正交偏振激光原理》
發表論文200餘篇，SCI收錄120餘篇。以下是部分論文。
1.張書練, 徐亭, 李岩, 朱鈞, 正交線偏振激光原理與應用研究(I): 原理和器件, 自然科學進展, Vol. 14, No. 2, 145-154, 2004.
2.張書練, 劉剛, 朱鈞, 李岩, 正交線偏振激光原理與應用研究(II): 現象, 自然科學進展, Vol. 14, No.3, 273-281.
3.張書練, 杜文華, 李岩, 朱鈞, 正交線偏振激光原理與應用研究(III): 應用, 自然科學進展, Vol. 14, No. 4, 380-389.
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6.Zhang Shulian, Lu Min, Wu Minxian, and Jin Guofan, “Laser frequency split by an electron-optical element in its cavity”, Optics Communications, Vol.96, No.4, 245-248, 1993.
7.Zhang Shulian, He Wenkai, “Laser split by rotating an intracavity, tilt cut crystal quartz plate around its surface normal axis”, Optics Communications, Vol.97, No.3, 210-214, 1993.
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發明專利
1.Shulian Zhang、Sen Yang、Minxian Wu、Kuofan Jin，Quartz crystal tuning HeNe double frequency laser,專利號：USA 005091913A ,申請日：1990年4 月10日，授權日1992年2月25日.
2.張書練、楊森、鄔敏賢、金國藩，石英晶體調諧He-Ne雙頻激光器，申請日： 1988年12月31日，專利號：88221515.9,授權日：1990年6月13日.
3.張書練，高精度激光腔變位移/折射率測量方法及裝置，專利號：93114899,申請日：1993年11月26日，授權日：1999年11月13日.
4.張書練、韓艷梅、李岩，應力雙折射雙頻激光器，專利號：ZL 197120293.1,1997 年11月14日申請，1998年6月10日公開, 授權日：2002年7月31日.
5.張書練、韓艷梅、金玉葉、李岩，一種可調諧的中頻差氦氖雙頻激光器，專利號：ZL 98117756.5, 1998年9月8日申請，授權日：2002年9月18日.
6.張書練、李岩、韓艷梅、付傑、金國藩，位移自感測HeNe激光器系統及其實現方法，專利號：ZL 199103514.3,申請日：1999年4月2日，授權日：2002 年7月10日.
7.張書練、韓艷梅、金玉葉、李岩、郭繼華、金國藩，沒有頻率差閉鎖的雙折射雙頻激光器及其頻差精度控制方法，專利號：ZL 99103513.5，1999年4月2申請，2003年2月12日授權.
8.杜文華、李岩，以貓眼作腔鏡的位移自感測HeNe激光器系統，申請號：200310115540.6,2003年11月28日申請，公開日：2004年11月17日.
9.宗曉斌、張毅、韓艷梅，高精度測量位相延遲的方法和裝置，申請號：200310117382.8,申請日：2003年12月12，公開日：2004年11月17日.
10.張書練、朱鈞、劉靜華、李岩，雙折射膜雙頻激光器，申請號：02120798.4，申請日：2002年5月3日，授權日：2004年10月15日.
11.張書練、李岩、丁迎春、朱鈞，頻率分裂氦－氖激光回饋自混合非接觸測微儀, 申請號：02120797.6,申請日：2002年5月31日，專利號：ZL 02120797.6,授權日：2004年9月15日.
12.張書練、李岩、丁迎春、朱鈞，USA專利United States Patent Application For A Frequency Splitting He-Ne Laser Micrometer，Attorney Docket No.: I2003270E-US.
13.張書練、肖岩、李岩、朱鈞、徐俊澄，頻率差穩定的塞曼-雙折射雙頻激光器及其頻差穩定方法，專利號：ZL 01134338.9，申請日：2001年10月31日，授權日：2004年2月11日.
14.張書練、肖岩、李岩、朱鈞，二維施力方式的塞曼-雙折射雙頻激光器，專利號：01268038.9,授權公告日：2002年8月14日.
15.劉剛、張書練，基於Zeeman-雙折射雙頻激光器的光回潰測距儀，申請日：2005 年4月，申請號:200510011514.8.
16.劉剛、張書練、朱鈞等，能輸出光強穩定的兩垂直偏振光的HeNe激光器，申請日：2005年3月，申請號:200510011383.3.
17.劉剛、張書練、朱鈞等，具有方向識別功能的自混合干涉HeNe激光位移感測器, 申請日：2005年2月，申請號:200510011358.5.
18.劉剛、張書練、朱鈞等，基於雙頻激光器的自混合干涉位移感測器，申請日：2005年1月，專利號:200410009261.6，授權日2007年8月22日.
19.劉剛、張書練、朱鈞等，基於雙頻激光器的自混合干涉多普勒測速儀，申請日：2004年6月，申請號:200410009261.6.
20.張書練、杜文華、李岩，以貓眼作腔鏡的位移自感測HeNe激光器系統，申請號： 200310115540.6，公開號：1547293.
21.杜文華、張書練、李岩，納米激光器測尺及實現納米測量的細分方法，申請號： 200410088819.4，專利號：ZL 200410088819.4,授權日：2006年10月11日.
22.張書練、韓艷梅、宗曉斌、李岩、徐俊澄、杜文華，頻率分裂與模競爭教學實驗激光器系統，申請日：2004年7月2日，專利號：ZL 200410062257.6，授權日：2006年1月25日.
23.張書練、宗曉斌、張毅等，高精度測量波片位相延遲的方法及其裝置，申請號: 200310117382.8,公開號:1546989.
24.張書練、韓艷梅、宗曉斌等，頻率分裂與模競爭教學實驗激光器系統，申請號: 200410062257.6, 公開號:1588488.
25.張書練、費立剛，激光回饋納米位移測量裝置，申請日：2005年1月26日，公開號: CN1648682，專利號:ZL 200510011258.2，授權日2007年8月22日.
26.張書練、費立剛，激光回饋波片測量裝置，申請日:2005年6月24日，申請號:CN200510012000.4.
27.周魯飛、張書練，彈性加力的應力雙折射-雙頻激光器，申請號：200510086785.X，申請日：2004年11月4日.
28.張書練、許志廣、李岩，貓眼腔氦氖激光器，申請號：200410009696.0，公開號：CN1601832.
29.許志廣、張書練、李岩，貓眼摺疊腔位移自感測氦氖激光器系統，申請號：200510086679.1，公開號：CN1746614.
30.張書練、萬新軍，激光共焦回饋顯微測量裝置，申請日：2006年10月27日，申請號：200610114088.5，公開日：2007年4月11日.
31.張書練、萬新軍，准共路式微片激光器回饋干涉儀，申請日：2007年1月19日，申請號：200710062859.5，公開日：2007年7月25日.
32.張書練、劉維新，可溯源任意波片位相延遲的測量方法，申請號:200710099960.8,申請日：2007年6月1日.
33.張書練、談宜東，雙折射外腔回饋位移測量系統，申請日：2007年3月16日，申請號：200710064456.4.
34.張書練、毛威，基於頻率閉鎖雙頻激光器的激光回饋位移感測器，申請日：2006 年6月7日，申請號：200610012143.X.
35.張書練、毛威，擴束的強光摺疊回饋位移測量系統，申請日：2006年7月20 日，申請號：200610088846.0.
36.李岩、章玲香、張書練、韓艷梅，金屬基體表面金屬塗層費接觸測量方法及裝置，申請號：98117742.5,申請日：1998年9月4日，公開日：1999年2月10日.
37.張書練、朱鈞、李岩，斜方稜鏡三色合/分光引擎投影機，申請號：01120137.1, 申請日：2001年5月2日.
38.朱鈞、張書練，反射式液晶顯示光機，申請號：03137757.2，申請日：2003年6月24日，公開日：2003年12月10日.
39.張書練、朱鈞、李岩、金國藩，液晶顯示投影機，申請日：2001年7月6日，專利號：ZL 01120137.1，授權日：2003年12月17日.
張書練教授個人網站（清華大學激光技術及現代測量實驗室）：http://www.zhangshulian.com
張書練教授清華大學光電工程研究所網頁：http://ioe.pim.tsinghua.edu.cn/faculty/zhangsl/zhangsl_index_cn.htm
張書練 教授的教學評價： http://pinglaoshi.com/teacherId35271
