刘一:探索超快光学的新前沿

365bet体育在线:2018-01-09浏览:1032编辑:摄影:    通讯员:设置




刘一教授(左一)引导研究生进行实验
  近日,365bet体育开户官网光电学院庄松林院士团队刘一教授在国际物理学顶级期刊《Physical Review Letters》上以第一编辑身份发表论文《Unexpected sensitivity of nitrogen ions superradiant emission on pump laser wavelength and duration》,论文论述了飞秒激光在空气中电离形成无腔式激光,从而应用于光学遥感领域的新成果。该项研究由刘一教授牵头,来自法国、瑞典和我国东南大学的5家单位共17名科研人员共同完成,经过严密的理论推演和实验验证,该论文的成果得到《Physical Review Letters》审稿人的一致认同,最终成功发表,引起了业界的广泛关注。
  不断探索:聚焦超快光学研究前沿
  空气激光现象,是近些年来超快光学领域前沿与新颖的课题,该现象蕴含着丰富的物理现象和许多亟待解答的基础物理问题,是超快光学领域一片亟待发掘的矿藏。现阶段,全世界只有15个研究小组涉及此领域,其中不乏在学术界享有盛誉的研究者,该领域更是受到了诺贝尔物理学奖热门候选人的关注。
  刘一教授研究的空气激光,是以空气作为介质,在距离地面适当的位置产生空气等离子体虚拟激光器,随即形成一束携带待测物信息的激光回到地面观察点。该项技术有望为光学远程探测提供全新概念的光源,其有可能被应用于大气污染探测、远程太赫兹辐射测量、战场痕量气体检测等方面,是超快光学方面一个有重大潜在应用价值的基础研究。谈及研究成果,刘一教授并没有盲目乐观,他坦言:“这是一个新颖的研究课题,很多课题组也跟大家一样处于不断探索的阶段,后续大家会朝着更深入的方向继续研究。”
  严谨求实:最大的困难是突破自己
  任何365bet体育在线官网都不是一蹴而就的,自2001年在北大攻读博士起,刘一教授就时刻关注着飞秒激光与空气相互作用的论文与相关研究。多年的积累和对科学前沿的关注,为他日后的研究发现打下了坚实的基础。2011年,普林斯顿大学新型空气激光方案的提出触动了他的“神经”,他当即发起了这项研究。“我感到这是一个具有重要意义的项目,就立即联系了具有实验条件的瑞典隆德大学实验室,开始了第一次实验。”谈及项目的发起,刘一教授的眼神熠熠生辉。
  不同于普通光学研究项目一至两年的研究周期,刘一教授团队对该项实验从前到后投入了四年多的365bet体育在线。期间,为了比照实验结果和理论猜想,刘一教授和团队成员先后三次远赴瑞典,整个团队通宵达旦地坚守在实验室。功夫不负有心人,2017年的一个周四,大家终于在凌晨五点收获了最为关键的实验数据,几个实验曲线与理论预言完美符合。
  谈到最大的挑战,刘一教授笑称:“大家团队的17名成员来自不同的国家和团队,其中不乏光学领域的国际权威专家,几位核心成员秉承一丝不苟的专业精神,很难就相关问题达成一致。经历了一段极其漫长的反复论证,论文终于得到了所有成员的一致认同,凝结了集体的观点和智慧。”定稿后的论文一次性通过审稿并顺利发表,有力推动了空气激光这一领域的物理机制研究。
  资源整合:多元协同推进国际化研究开展
  在重大合作攻关项目中,团队合作的力量不可忽视,刘一教授带领的超快非线性光学课题组在空气激光的研究方面能取得重大进展,也绝对离不开合作的力量。
  2015年,学校引进多名海外杰出人才,其中就包括刘一教授。从法国国家365bet体育在线官网中心加盟上理工的刘一教授拥有国际化的科研背景,而此次研究也是上理工超快非线性光学课题组与法国巴黎综合理工大学、瑞典隆德大学、法国波尔多大学、我国东南大学联合完成的,凝聚着3个国家、5个单位、17位光学领域科研工编辑的心血。
  365bet体育在线官网是一个理论与实践相互依存的过程。该项研究的历程是从初期的实验数据提出物理猜想,再将物理猜想发展为理论预言,最后用实验数据力证猜想的成立,环环相扣,细致严谨。“由于该实验需要的激光设备是非常独特的,全世界范围内只有3个实验室可以开展这个研究,瑞典隆德大学实验室对项目的倾力相助也力证了‘同心山成玉、协力土变金’。”刘一教授感慨道,“科学探索,需要攻坚克难的精神,更需要团结协作的合力!”


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