徐積仁

徐積仁

徐積仁,光物理學家,是中國恢復並發展分子振動結構計算的學術帶頭人。研製了共軸式紅寶石激光器等。長期從事激光器件應用研究。應用紅外多光子成功分離硼同位素,並相繼開展激光與分子相互作用及傳能動力學研究,曾發現紅外激光引發可見熒光的光—聲—光效應等。

人物經歷


1933年1月 出生於江蘇省鎮江市。
1950-1951年 在哈爾濱工業大學預科班學習俄語。
1951-1952年 在清華大學物理系學習。
1952-1955年 在北京大學物理系學習。
1956-1958年 蘇聯科學院莫斯科列別捷夫物理所研究生。
1955-1986年 任中科院物理所實習研究員、助理研究員、副研究員、研究員。
1991年 獲博士生導師資格。
1992-1993年 加拿大溫莎大學高級訪問學者。
1998年2月 退休。

分子振動光譜


分子光譜是在原子、分子層次上認識物質結構的科學,分子光譜的任務是用光譜方法確定分子結構。分子振動光譜是建立分子內各個原子的空間排列及相互運動關連作用力的規律,也可確定分子之間的相互作用。中國在20世紀30年代曾有學者對分子振動結構有所貢獻,后因戰事而終止。中華人民共和國成立後分子光譜只停留於物質材料分析的應用,缺少理論提高。徐積仁1958年回國工作后立刻展開分子結構研究的全面準備,同時籌組拉曼光譜紅外光譜以及分子振動結構的理論計算,目標為識別分子聚合態的振動結構。在小分子振動結構計算的基礎上,推廣應用振動計算方法於長鏈聚合物分子的結構計算,將長鏈分子的線形結構從定性振動頻率分類發展到頻率的定量計算。第一次對具有周期結構的長鏈聚合物分子,用線晶胞一維晶格加以定量處理利用晶格間的相互作用,計算線晶體晶胞的簡正振動頻率。1962年在《物理學報》發表的《乙腈及其同系分子力常數及振動頻率的計算》一文,曾在《中國分子光譜發展簡史》(1983)一文中被述評為中華人民共和國成立后的分子振動的基礎理論文章。此外,還在分子聚合動力學及實驗技術方面做過一些工作。

開拓激光事業


自從1958年美國科學家湯斯與肖洛提出“紅外及可見光頻振蕩器”理論預測一文後,蘇聯科學家普羅霍洛夫、巴索夫幾乎同時也提出光振蕩的理論及負吸收的實驗,引起全世界科學工作者的廣泛重視。中科院物理研究所光譜室主任張志三等及時作了介紹,並建議開展相應的研究,當時徐積仁剛回國,曾與張志三等作過討論,但終因物理所內部有不同意見存在,主要認為實現光振蕩技術難度太大,物理所客觀條件不足等等而使課題一直無法上馬。直至1960年,美國的梅曼報道,在紅寶石材料中用三能級理論實現了光頻的受激振蕩。這一現象很快地在全世界的實驗室里得到重複,發現由激光器發出的激光顯著地不同於普通光源發出的光,明顯地表現出激光傳播的方向性、波面的相干性和單色性,輸出的光源有極高的亮度,預示著廣泛的應用前景,受到全世界各國的廣泛重視。次年,中國科學院副院長、著名物理學家吳有訓偕同北京大學著名光譜學家趙廣增教授共同找到中科院物理所所長施汝為,強調在物理所開展激光研究的必要性與可能性,后經物理所黨委及所務委員會討論通過決定成立激光研究小組。

研究小組成立


該研究小組於1962年初正式成立,由張志三任組長,徐積仁任副組長,光譜室聯合散射小組的人員等7人組成,按光譜光源、輸出特性測量準備及光學塗層等著手籌備。這時的籌備完全在沒有任何實物參考的情況下本著自力更生的精神,充分利用一切可能的國內條件,包括購買器材、利用物理所原有的電容器。當時一間實驗室里裝了近半屋的電容器,包括充電電源,準備了足夠3千焦耳輸出的能量。利用為改善拉曼光譜光源設計低壓共軸汞燈的設計思想,設計與實驗了共軸式脈衝氙燈,氙氣是當時國內進口的唯一一瓶氣體。這是一項創新工作,經反覆試驗製成共軸式脈衝氙燈,利用物理所於1958年研製生長出紅寶石的基礎,採用粉紅寶石為工作介質,加工成平行度達幾秒的紅寶石棒,採用鍍銀面作反射共振腔面,經3個月時間的連續奮鬥,於1962年7月研製成以共軸脈衝氙燈為基礎的共軸式紅寶石激光器。

激光技術研究


該研究組是中國最早開拓激光技術的研究組之一,1963年先後在長春全國第二屆量子電子學會、北京第二屆物理學會及《科學通報》向國內外報道中國實現激光振蕩的研究論文。與梅曼不同,紅寶石激光振蕩閾值較之降低10~30倍,理論分析指出,共軸光泵採用漫反射結構,光泵耦合效率可達98%,可廣泛應用於其他晶體或液態介質。3年後於1966年美國西屋公司曾發表一類似結構的激光器,採用緊湊型漫反射結構,實現了光泵釹玻璃激光器的最高效率,效率斜率達6%。

實驗結果


實驗結果及設計思想與該文預期的相符。激光實現后,在北京地區廣泛接受了國內外領導及來賓的參觀交流,對推動中國激光事業的發展作出了重要貢獻。共軸光源及紅寶石棒等元件並贈送給了朝鮮物理訪華代表團。在實現激光振蕩的第二年,即開始提高脈衝功率、壓縮脈衝振蕩時間的探索。在國際報道用KDP 和ADP類電光晶體的線性電光效應作為激光調Q開關,解決了晶體的加工工藝,達到直徑30mm的通光孔徑、10-8秒的電脈衝同步時間,開關時間為毫微秒,曾在中國科學院成果展覽中展出,並滿足21號任務的指標要求。該項技術曾被國內外同行廣泛學習採用,至今仍用於激光裝置的同步測量中。

科研及育才


1978年,徐積仁參與中國科學院物理所與青海鹽湖所協作,完成利用激光紅外多光子的選擇性激發分離分子,獲得硼同位素化合物分離的結果,獲中國科學院1978年重大科研成果獎。以此為基礎,他繼而開展以激光對分子特定能級間的選擇性作用,觀察能級激發后的弛豫過程,了解激發光引起分子、原子受激后的動力學過程及能量轉移通道,在觀察過程中,觀察到強紅外光引起氣態分子能量上轉換的可見熒光,及引起氣態的脈衝聲波,當聲波傳到反應器壁時,反射干涉作用可再次引發分子發光的作用,即光—聲—光效應。同時也觀察到,此效應也可以在能量轉移過程中引起多種類型的光化學反應及對生物的反應,在醫療中獲得應用等。在診斷技術方面,除傳統的光譜學和光電子技術,他還著重發展了非線性光譜術、相干反斯托克斯拉曼光譜術等激光光譜手段。

任職


與此同時,從1980年起他被聘請於河北省科學院激光研究所兼職擔任所長,負責該所的研究方向及全所技術人員的培養等,直至1990年,因體制改革,停止兼職,每月用一周的時間與該所人員討論問題,往往討論至深夜,深受該所職工的歡迎。他採用本所培養與其他單位聯合培養及協作代培等多種培養方式,在物理所培養研究生,先後畢業碩士及博士20餘人,並創造機會出國深造,其中多人已學成回國,分佈在國內高等院校及科研機構工作,並成為骨幹力量。在培養過程中,他著重培養學生的創新精神、科學態度、嚴謹作風,以及工作中的團隊、協作精神,並注意激光與物理、化學其他分支學科的相互滲透。師生間能相互學習、共同提高。徐積仁及其合作者共發表論文120餘篇。先後在中國科技大學及研究生院講授光學、分子光譜學,1991年獲科大研究生院授予的“教書育人、管理育人、服務育人”先進工作者稱號。他還積極參加學會組織的活動,1984年參加中國光學學會組織編寫的《中國光學2000 年展望》獲中國光學學會一等獎,並被選為中國光學學會第二屆理事會常務理事兼副秘書長,以及基礎光學專業委員會第二屆至第四屆主任,組織本學科的學術活動。1994年受中國物理學會委託,籌組第二屆物理光學專業委員會(后更名為光物理專業委員會),被推舉為主任。1970-1980年他曾兼任《物理》雜誌編委、常務編委、副主編,並負責雜誌的日常編審工作。此外,他還曾擔任國家科委發明評獎委員會第二屆、第三屆電子專業組成員,國家秘密技術審查組專家。1991年經國務院學位委員會評審,他獲得博士生導師資格,並獲國家科技津貼。河北大學還曾聘他為兼職教授等。他曾先後訪問過義大利、希臘,並於1993-1994年在加拿大任高級訪問學者。1998年退休后從事少量科普宣傳工作。