追光逐影 寻求激光发展新突破——记中国科学院大连化学物理研究所研究员郭敬为

本刊记者　迟艳艳

追光逐影 寻求激光发展新突破——记中国科学院大连化学物理研究所研究员郭敬为

本刊记者迟艳艳

专家简介：

郭敬为，1973年生，中国科学院大连化学物理研究所研究员，硕士生导师，“脉冲激光新波长研究组”组长。英国皇家化学学会和物理学会会员。

1996在中国科学技术大学化学物理系获本科学位。1996年到1999年在大连化学物理所703组从事氧碘化学激光工作。2002年在英国诺丁汉大学化学系获得硕士学位。2007年在英国约克大学化学系获得博士学位。2007年至2009年在英国曼彻斯特大学光子科学研究所从事博士后研究工作。2009年作为“所百人”引进人才就职于中科院大连化学物理所化学激光研究室，主要研究方向为受激拉曼激光器、相干反斯托克斯拉曼光谱法测量低分压气体浓度、光泵浦激光新体系等。

激光是现代科技发展的杰作，从1960年世界上第一台激光器的成功演示开始，到21世纪的今天，激光凭借着极佳的单色性、方向性和相干性，已经延伸到了经济、科技、国防和社会发展等诸多领域，带动了一系列新兴产业的发展。

与此同时，各类激光器及激光技术如雨后春笋般不断涌现，有的激光器专注于小体积和低功耗，比如半导体激光器、光纤激光器等；有的激光器则专注于高功率，比如化学激光器等；而有的激光器专注于特殊波长，比如受激拉曼激光器、碱金属激光器等。

中国科学院大连化学物理研究所的郭敬为研究员，带领“脉冲激光新波长研究组”针对一些激光应用领域，不断探索激光技术的新突破口，努力研发新型激光体系来实现某些特殊波长激光，为我国激光事业的发展不断贡献力量。

开拓视野，明确研究定位

1996年，刚从中国科技大学本科毕业的郭敬为，怀揣着对激光研究的憧憬，来到中科院大连化学物理研究所化学激光研究室从事氧碘化学激光研究工作。3年来，他在自己岗位上默默奉献的同时，也在不断寻求着改变，一个新的前进目标在脑海中不时闪现，那就是：走出去，开拓眼界，提升自己的科研能力。

1999年，郭敬为进入英国诺丁汉大学攻读硕士学位。初到英国时的感受，他至今还记忆犹新：初来乍到，面临的第一个难题就是语言交流。但在理想面前，任何困难都是微不足道的。很快，郭敬为在英国的学习和生活都上了快轨道，先后于2002年在英国诺丁汉大学化学系获得硕士学位，于2007年从英国约克大学化学系获得博士学位。2007年至2009年郭敬为在英国曼彻斯特大学光子科学研究所从事博士后研究工作。

2009年，郭敬为结束了在英国的工作后，被中科院大连化学物理研究所以“所百人”人才计划的方式引进回国，再次加入到中科院化学激光重点实验室。并且，作为课题组组长的郭敬为带领“脉冲激光新波长研究组”投入到中国激光事业的发展中。

早在国外工作时，郭敬为就对自己回国从研的定位有了一些设想。回国后，他充分结合化学激光研究室的整体工作部署，将课题组的研究方向定位在氧碘化学激光体系的研究上。

由于氧碘化学激光输出波长单一，在应用方面会遭到一些外在因素的干扰而受限制，那么如何使输出波长灵活转换，避免干扰限制，是摆在大连化学物理所化学激光人面前的突出问题。经过综合论证，郭敬为认为通过研究新型激光变频技术，来丰富化学激光输出波长，具有极为重要的研究价值。

确定课题组研究方向后，郭敬为带领他最初仅有三名青年职工的团队展开了一场不畏艰辛的科研攻坚战，从研究方案讨论到搭建实验系统，再到实验测试分析，充分发挥了团队协作的精神。而在此期间，郭敬为留给青年职工最深的印象就是虚怀若谷。在问题讨论的过程中，即便存在不同的思路，他也能够虚心听取他人的意见和建议，鼓励大家提出创新性想法。因为他深知，保持对科研的热爱和执着是做好科研的前提条件，而尊重人才就是激发青年人创新热情最直接的鼓励。这，也是保障科研任务顺利开展和完成的必要条件。

攻坚克难，突破腔内受激拉曼激光器技术瓶颈

5年来，郭敬为带领着自己的研究团队先后承担和完成国家自然科学基金项目5项，国家“863计划项目”5项，中科院科技创新基金项目1项，科研仪器研制项目2项。已经在国内外发表学术论文20余篇，申请发明专利40余件，已授权专利3件。

尤其在承担国家“863计划”任务期间，他们集中力量对科研难题进行攻关，突破一些现有激光变频技术瓶颈，采用受激拉曼散射（SRS）对红外激光进行波长变换。

SRS是一种激光变频手段，其主要原理是利用强激光作用在拉曼活性介质上所产生的三阶非线性效应，优点是它具有泵浦源的一切激光特性, 所以SRS变频有着重要的应用价值。

郭敬为向记者介绍，之所以选择氢气、氘气、甲烷等介质进行气体受激拉曼变频，主要是考虑到气体具有流动性，热传导性能强，相对于晶体具有可以承受较高的泵浦激光能量，能满足激光波长的转换需要等优势。此外，气体受激拉曼变频结构设计简单，成本低廉，且相比染料激光器的转换效率高。如果将长光程Herriott腔气体拉曼池与可调谐激光器联用，可以实现波长的连续扫描，极大地拓展了光谱覆盖范围。

经过几年的艰苦奋战，郭敬为的研究团队利用长光程受激拉曼只需要0.18MW的泵浦光率密度就可以实现受激拉曼转换，相比单程拉曼的1MW泵浦光率密度，明显降低了受激拉曼阈值，转化效率达到70%左右。长光程也同时提高了受激拉曼激光能量的稳定性，改善了激光光束质量。

正是对科研的严谨态度，以及攻坚克难的钻研精神，帮助郭敬为带领他的团队解决了一个又一个的技术难题，保证了国家任务的顺利完成。

长远布局，发展光泵浦激光新体系

激光变频技术可以有效转换激光输出波长，短时间解决部分激光波长在应用中所受的限制，但是也会损失一定的能量。从长远发展的角度分析，发展新型激光体系实现新波长输出势在必行。谈到光泵浦激光新体系，郭敬为向记者介绍了他们近年来正在开展的几个研究方向：碱金属激光器、液氧激光器、以及惰性气体亚稳态激光器等。

碱金属激光器由于其自身的高增益系数而被认为是新一代激光的热门体系，并且兼具气体激光器热耗低，光束质量好的特点，不依赖种子光。郭敬为研究团队利用碱金属激光器开展了钠信标光源以及蓝光激光器方面的研究。钠信标光源的出现为从地面自适应光学系统对高空目标进行高分辨率观测提供了可能。利用基于钠的准分子宽带泵浦碱金属激光器，可以通过钠原子的受激辐射（32P3/2→32S1/2）来产生589.16nm波长，这就为钠信标光源的研制提供了全新的技术途径，避免了现有技术手段为解决输出线宽过宽和波长误差而引入复杂的控制系统问题。该部分研究工作获得了中国科学院科技创新基金的资助。

蓝光激光由于其波长的特殊性，在水下光通信、海洋资源探测等领域有着极为广阔的应用前景，碱金属蒸气可以通过四波混频的原理产生蓝色激光，光束质量好，无需复杂的光学谐振腔搭建和调谐，也无需相位匹配角调节。这些新特性吸引了国际和国内众多研究组的兴趣。目前，郭敬为研究团队已经实现了在Rb/Cs蒸气中的420nm/455nm蓝色激光输出，最高功率效率可以大于2%。蓝色激光的研究也带来了对于碱金属原子结构和光谱的进一步理解。

言传身教，积极培养青年人才

从最初仅有3人的团队发展至今，郭敬为的研究团队如今已经拥有工作人员6人（含副研究员2人），在读博士生7人，联合培养硕士3人。

一花独放不是春，百花齐放春满园。5年来，郭敬为非常重视对青年人才的培养，鼓励他们独立承担，甚至主持课题研究。让他非常自豪的是,这样的努力收效显著:课题组在编的4名职工中，已有3人获得国家自然基金青年基金的资助，且工作2年以上的青年职工都获得了该青年基金的资助.这是对课题组研究工作的肯定，也是对他们人才培养的肯定。

而对博士生和硕士生，郭敬为也力所能及地言传身教，努力将他们培养成我国未来激光事业发展的生力军。