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原创丨追逐未来的“追光者”——记重庆英才计划青年拔尖人才马晓燠

文章来源:七一客户端 作者:CQDK全媒体记者 李微希 发布时间:2019-11-24 11:45:20 字体:

文 ︳CQDK全媒体记者     李微希

 

调试仪器设备中的马晓燠

 


 

马晓燠为来宾讲解科技创新工作

 

神秘的宇宙,通过一只只人造“眼睛”,一点点向我们靠近。通过这一只只“眼睛”,璀璨星空的每颗星星,都变成了一个大大的光球。
参与制作这一只只人造“眼睛”的人中,有这样一位“追光者”。
他利用光学,解决了光刻机镜头精密检测、暗弱天体高精跟踪、空间碎片快速搜索等国际难题,将天文望远镜尽可能地向远、向精、向微观延伸,一点点揭开宇宙的神秘面纱。
这位“追光者”,就是入选首批重庆英才计划的青年拔尖人才马晓燠。


“别人什么都不给,那我们就自己做”


出生在四川的马晓燠,从小对物理和计算机特别感兴趣,学计算机是他儿时的梦想。
2002年高考,将目标瞄准浙江大学计算机系的马晓燠,因分数原因,调剂到成都电子科技大学就读光电专业。
“既然分配到这个专业,那就只能埋头苦读。”专业未能如愿,马晓燠曾一度黯然神伤。但通过对光电专业深入的学习,马晓燠渐渐找到光学的魅力,研究光、捕捉光渐渐成为了他的乐趣。
大学毕业时,成绩优异的马晓燠被保送到中国科学院光电所进行硕博连读。在中科院光电所这片“肥沃”的土壤里,马晓燠迅速成长,他曾经的理论研究,开始转化为现实成果。
2009年,刚转为博士研究生的马晓燠参与了一项研究,主要是对光刻机镜头的检测设备进行攻关。
光源和镜头是制作光刻机最核心的技术,要造出一台好的光刻机,镜头的检测设备尤为重要。
最初,研发团队打算向国外直接引进设备。但依靠技术专利,筑起铜墙铁壁的外国,不仅不卖,连马晓燠提出去研究室参观学习的申请、都被狠狠拒绝。
“别人什么都不给,那我们就自己做!”无奈之下,马晓燠下定决心,干脆从引进走向创新。他回忆,整个研制过程经历了无数次头脑风暴,解决了无数个问题,写了无数的算法稿纸。
两年时间,不断推倒重来下,马晓燠研究出光刻机镜头的检测新算法,将检测精度数据由曾经的几纳米降低至一纳米以下,精确度大大提高,为我国自主研发光刻机奠定了良好的基础。
“那种满足感和成就感,至今让我难以忘怀。”马晓燠说。


“将不可能变成可能,是我不变的信念”


追光路上,步履不停的马晓燠,在完成对光刻机镜头检测设备的研究后,又争分夺秒研究起了单光子探测技术。
单光子探测技术就是探测一个光子的技术。形象地说,假设一颗水滴是水的最小单元,打开水龙头,水就会哗哗哗流出来,用水龙头可以控制每一颗水滴,量子调控就像用水龙头一样,单光子探测器相当于探测到滴下来的每一颗水滴。
作为光信号探测能力极限的单光子探测器,一直是世界各国研究和竞争的焦点。
2011年,时值中科院光电所研发四米光电望远镜,单光子探测技术成为四米光电望远镜探测能力变强的关键。
为了加快研发速度,马晓燠想在自主研发的同时,去购买外国技术,这一次依旧吃了“闭门羹”。
“很糟糕,相关的产品国外根本不卖。”马晓燠说,严格的技术封锁,再次让他转变了想法,既然别人什么都不给,那干脆就自主创新,打破技术封锁,掌握核心科技。
明知山有虎,偏向虎山行。单光子探测器的研发是一个非常复杂的系统工程,从材料生产、加工到系统集成必须从零开始探索。
摆在马晓燠面前最大的三个难题是:单光子信号处理经验少、采集数据储备量不够、单光子脉冲幅度小。
为了解决信号干扰的问题,马晓燠通过数千次模拟,找到了串扰信号产生的机理,并提出了解串扰算法(该算法专利获得了中美德日的授权),通过这个算法,结合单光子探测器的探测能力,可以将对天体的跟踪误差降低到几微米之类,实现了对太空天体的精准捕获。
为积累数据,实验一做就是3年。“那段时间,实验室就是另一个家。”马晓燠回忆,为实现对单光子脉冲的有效捕获和甄别,他对比了上百种器材,有时试得都想把手头的材料给扔了。最终采用了三极管的射频应用,实现了高质量采集。
随着马晓燠研究单光子探测技术的成熟,观星数量与亮度提高到了以前的10倍,天空所见区域扩大1%至3%,精度提高1倍,在空间对地观测、深空探测和天文观测等领域发挥了突出作用。
2018年5月,马晓燠成立了重庆连芯光电有限公司,这也是中科院光电所的首个产业化公司,解决了国外在弱光探测领域对我国“卡脖子”的问题。
“将不可能变成可能,是我不变的信念。”马晓燠坚定地表示。


“追逐光,就是追逐未来”

 

位于智利的帕穹山顶峰,海拔高度2678米,是地球上最适宜天文观测的地方之一。
2016年,中国规划在这里建立第二个海外天文观测基地,并研发首个海外巡天天文望远镜项目。
因在光学仪器制造上的杰出表现,2018年,经组织遴选,马晓燠赴南美天文中心任主任助理。
来到智利的马晓燠发现,帕拉纳尔的每一台望远镜,都是光学、电子、材料等多个制造领域创新的集合,正是这些一流的仪器和装备汇聚在一起,才构成了智利超一流的天文观测水平。
马晓燠心里明白,在这里不仅要自主研发,更要学会合作,通过合作提升自己,在合作中带动天文观测技术的进步和相关产业的升级。
为此,马晓燠抓住每个交流学习的机会,从南美天文研究中心下山回宿舍的路上,有时会碰见在附近研究天文的学生,马晓燠总会用英语加上肢体语言与他们探讨,了解他们观测天体时的使用方法,有时聊得尽兴,到了宿舍门口都浑然不知。
更多的时候,马晓燠是与当地的科研团队进行合作沟通,当地科研团队寻找地外行星的图像处理方法给了马晓燠新的启发,他将新方法应用在空间碎片快速搜索上,进而成功解决了这一国际难题。
不仅如此,南美天文研究中心开展的博士后计划中,为让中国学者更好地参与这项国际合作,马晓燠积极协调安排,多名国内知名院校的博士通过这一计划,在研究中心运用世界最先进的望远镜做天体数据的采集和测量,取得了多项研究成果。
“追逐光,就是追逐未来。”马晓燠说。
其实,追光者,本身就是光。

 

责任编辑:李微希

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