徐积仁 :徐积仁

更新时间:2024-09-21 19:01

徐积仁(1933年1月—),男,江苏镇江人,中国光物理学家,曾任中国科学院物理研究所研究员、博士生导师,中国光学学会理事。他是中国恢复并发展分子振动结构计算的学术带头人,研制了共轴式红宝石激光器等。长期从事激光器件应用研究。应用红外多光子成功分离硼同位素,并相继开展激光与分子相互作用及传能动力学研究,曾发现红外激光引发可见荧光的光—声—光效应等。

人物经历

1933年1月 出生于江苏省镇江市

1950-1951年 在哈尔滨工业大学预科班学习俄语。

1951-1952年 在清华大学物理系学习。

1952-1955年 在北京大学物理系学习。

1956-1958年 苏联科学院莫斯科列别捷夫物理所研究生。

1955-1986年 任中科院物理所实习研究员、助理研究员、副研究员、研究员。

1991年 获博士生导师资格。

1992-1993年 加拿大温莎大学高级访问学者。

1998年2月退休。

主要成就

分子振动光谱

分子光谱是在原子、分子层次上认识物质结构的科学,分子光谱的任务是用光谱方法确定分子结构。分子振动光谱是建立分子内各个原子的空间排列及相互运动关连作用力的规律,也可确定分子之间的相互作用。中国在20世纪30年代曾有学者对分子振动结构有所贡献,分子光谱只停留于物质材料分析的应用,缺少理论提高。徐积仁1958年回国工作后立刻展开分子结构研究的全面准备,同时筹组拉曼光谱、红外光谱以及分子振动结构的理论计算,目标为识别分子聚合态的振动结构。在小分子振动结构计算的基础上,推广应用振动计算方法于长链聚合物分子的结构计算,将长链分子的线形结构从定性振动频率分类发展到频率的定量计算。第一次对具有周期结构的长链聚合物分子,用线晶胞一维晶格加以定量处理利用晶格间的相互作用,计算线晶体晶胞的简正振动频率。1962年在《物理学报》发表的《乙及其同系分子力常数及振动频率的计算》一文,曾在《中国分子光谱发展简史》(1983)一文中被述评为中华人民共和国成立后的分子振动的基础理论文章。此外,还在分子聚合动力学及实验技术方面做过一些工作。

开拓激光事业

自从1958年美国科学家查尔斯·汤斯与肖洛提出“红外及可见光频振荡器”理论预测一文后,苏联科学家普罗霍洛夫、巴索夫几乎同时也提出光振荡的理论及负吸收的实验,引起全世界科学工作者的广泛重视。中科院物理研究所光谱室主任张志三等及时作了介绍,并建议开展相应的研究,当时徐积仁刚回国,曾与张志三等作过讨论,但终因物理所内部有不同意见存在,主要认为实现光振荡技术难度太大,物理所客观条件不足等等而使课题一直无法上马。直至1960年,美国的梅曼报道,在红宝石材料中用三能级理论实现了光频的受激振荡。这一现象很快地在全世界的实验室里得到重复,发现由激光器发出的激光显著地不同于普通光源发出的光,明显地表现出激光传播的方向性、波面的相干性和单色性,输出的光源有极高的亮度,预示着广泛的应用前景,受到全世界各国的广泛重视。次年,中国科学院副院长、著名物理学家吴有训偕同北京大学著名光谱学家赵广增教授共同找到中科院物理所所长施汝为,强调在物理所开展激光研究的必要性与可能性,后经物理所党委及所务委员会讨论通过决定成立激光研究小组。

研究小组成立

该研究小组于1962年初正式成立,由张志三任组长,徐积仁任副组长,光谱室联合散射小组的人员等7人组成,按光谱光源、输出特性测量准备及光学涂层等着手筹备。这时的筹备完全在没有任何实物参考的情况下本着自力更生的精神,充分利用一切可能的国内条件,包括购买器材、利用物理所原有的电容器。当时一间实验室里装了近半屋的电容器,包括充电电源,准备了足够3千焦耳输出的能量。利用为改善拉曼光谱光源设计低压共轴汞灯的设计思想,设计与实验了共轴式脉冲灯,氙气是当时国内进口的唯一一瓶气体。这是一项创新工作,经反复试验制成共轴式脉冲氙灯,利用物理所于1958年研制生长出红宝石的基础,采用粉红宝石为工作介质,加工成平行度达几秒的红宝石棒,采用镀银面作反射共振腔面,经3个月时间的连续奋斗,于1962年7月研制成以共轴脉冲氙灯为基础的共轴式红宝石激光器。

激光技术研究

该研究组是中国最早开拓激光技术的研究组之一,1963年先后在长春市全国第二届量子电子学会、北京第二届物理学会及《科学通报》向国内外报道中国实现激光振荡的研究论文。与西奥多·梅曼不同,红宝石激光振荡阈值较之降低10~30倍,理论分析指出,共轴光泵采用漫反射结构,光泵耦合效率可达98%,可广泛应用于其他晶体或液态介质。3年后于1966年美国西屋电气公司曾发表一类似结构的激光器,采用紧凑型漫反射结构,实现了光泵玻璃激光器的最高效率,效率斜率达6%。

实验结果

实验结果及设计思想与该文预期的相符。激光实现后,在北京地区广泛接受了国内外领导及来宾的参观交流,对推动中国激光事业的发展作出了重要贡献。共轴光源及红宝石棒等元件并赠送给了朝鲜物理访华代表团。在实现激光振荡的第二年,即开始提高脉冲功率、压缩脉冲振荡时间的探索。在国际报道用KDP 和ADP类电光晶体的线性电光效应作为激光调Q开关,解决了晶体的加工工艺,达到直径30mm的通光孔径、10-8秒的电脉冲同步时间,开关时间为毫微秒,曾在中国科学院成果展览中展出,并满足21号任务的指标要求。该项技术曾被国内外同行广泛学习采用,至今仍用于激光装置的同步测量中。

科研及育才

1978年,徐积仁参与中国科学院物理所与青海盐湖所协作,完成利用激光红外多光子的选择性激发分离分子,获得硼同位素化合物分离的结果,获中国科学院1978年重大科研成果奖。以此为基础,他继而开展以激光对分子特定能级间的选择性作用,观察能级激发后的弛豫过程,了解激发光引起分子、原子受激后的动力学过程及能量转移通道,在观察过程中,观察到强红外光引起气态分子能量上转换的可见荧光,及引起气态的脉冲声波,当声波传到反应器壁时,反射干涉作用可再次引发分子发光的作用,即光—声—光效应。同时也观察到,此效应也可以在能量转移过程中引起多种类型的光化学反应及对生物的反应,在医疗中获得应用等。在诊断技术方面,除传统的光谱学和光电子技术,他还着重发展了非线性光谱术、相干反乔治·斯托克斯拉曼光谱术等激光光谱手段。

社会任职

与此同时,从1980年起他被聘请于河北省科学院激光研究所兼职担任所长,负责该所的研究方向及全所技术人员的培养等,直至1990年,因体制改革,停止兼职,每月用一周的时间与该所人员讨论问题,往往讨论至深夜,深受该所职工的欢迎。他采用本所培养与其他单位联合培养及协作代培等多种培养方式,在物理所培养研究生,先后毕业硕士及博士20余人,并创造机会出国深造,其中多人已学成回国,分布在国内高等院校及科研机构工作,并成为骨干力量。在培养过程中,他着重培养学生的创新精神、科学态度、严谨作风,以及工作中的团队、协作精神,并注意激光与物理、化学其他分支学科的相互渗透。师生间能相互学习、共同提高。徐积仁及其合作者共发表论文120余篇。先后在中国科技大学及研究生院讲授光学、分子光谱学,1991年获科大研究生院授予的“教书育人、管理育人、服务育人”先进工作者称号。他还积极参加学会组织的活动,1984年参加中国光学学会组织编写的《中国光学2000 年展望》获中国光学学会一等奖,以及基础光学专业委员会第二届至第四届主任,组织本学科的学术活动。1994年受中国物理学会委托,筹组第二届物理光学专业委员会(后更名为光物理专业委员会),被推举为主任。1970-1980年他曾兼任《物理》杂志编委、常务编委、副主编,并负责杂志的日常编审工作。此外,他还曾担任国家科委发明评奖委员会第二届、第三届电子专业组成员,国家秘密技术审查组专家。1991年获得博士生导师资格。河北大学还曾聘他为兼职教授等。他曾先后访问过意大利希腊,并于1993-1994年在加拿大任高级访问学者。1998年退休后从事少量科普宣传工作。

参考资料

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