追光者 | 深圳大学王义平:防空洞里走出的科研大佬
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放弃稳定工作踏上求学之路,考研几次铩羽而归却从不言弃,辗转多国深造还是毅然选择回国,说自己“笨笨的”却钻研十余年打破国外技术垄断……
这就是我们今天的主人公——深圳大学讲席教授王义平。
从防空洞到实验室
王义平教授的求学之路,用一个字来概括,那就是“苦”。1995年,王义平毕业于西安工业学院仪器系(现西安工业大学光电工程学院),当时本科毕业包分配工作单位,并且必须服从分配。由于学校隶属于兵工系统,王义平被分配到重庆华光仪器厂。其实,王义平当时并不想毕业后就直接工作,而是希望继续深造,所以刚毕业时,王义平就考过一次研究生,但由于英语成绩不好,因此没能上岸。在重庆华光仪器厂工作的三年,他也从未放弃过考研的想法。“当时刚进厂,厂里的师傅们还要给我介绍女朋友。”王义平回忆道,“但我拒绝了,我内心知道我还有许多事情要做,我下定决心要考研,随时可能会离开。”当时的工作单位由于人才稀缺,并不鼓励职工考研,王义平只能偷偷摸摸地准备,可惜天不遂人愿,连续考了三次都没过。“我考研辅导班的老师都说,考三次都没考上就不建议再考了。”王义平说,“但我这个人笨笨的,没想过放弃。”事实上,考研除了英语分数差一点,王义平其他科目的成绩都非常好。当时有一种攻读硕士学位的方式,就是可以提前修学分,一边读一边考试。如果第二年考上了,当年修的学分还算数,如果没考上就得重新来过。只不过这种方式需要交1万元学费,在20世纪90年代,这可是一笔巨款。为了读书,王义平交了这笔钱。“我当时很穷,这1万块钱还是借来的。”当时王义平已经从单位辞职,脱产考研多少有些捉襟见肘,为了省钱,他住到了一晚上两元钱的防空洞里。第四次考研,他终于成功上岸。到重庆大学报道时,有个老师走过来问他是不是王义平,王义平心里纳闷:“这个老师怎么会认识我?”后来他才知道,由于连续四年考重庆大学光电工程学院的研究生,他在这个学院已经四战成名。“考上之后,我又跟老师申请重修学分,请学院把那1万块钱退给了我。”读完硕士之后,王义平选择继续攻读博士,他的勤奋在重庆大学出了名,博士毕业离校时,实验室里他常坐的座位地板上竟然被双脚磨出了约1厘米深的小坑。要知道,那可是瓷砖地板!
投身光纤传感,辗转多国深造
王义平真正在光纤传感方面的研究是从2000年开始的,也就是在他读博期间。博士毕业时他的博士论文《新型长周期光纤光栅特性研究》荣获全国优秀博士学位论文。当时全国每年只评选出一百篇全国优博论文(百篇全国优博);光学工程学科每年仅评选出一篇全国优博论文。此时的王义平已经不再是那个在防空洞里死磕英语的小职员了,但他总觉得还不够。博士毕业后,王义平婉拒了导师饶云江教授留在重庆大学任教的提议,选择去上海交通大学电子工程系陈建平教授团队做博士后。博士后出站后,王义平原本可以留在上海交通大学担任副教授,但他觉得自己还需要继续深造和更多的发展机会,于是前往香港理工大学电机工程系靳伟教授和王东宁教授团队再次做博士后。在香港理工大学的博士后工作结束后,他又前往德国耶拿光子技术研究院(IPHT)做了两年的洪堡学者,之后又前往英国南安普顿大学光电研究中心(ORC)做玛丽居里学者。在整个科研生涯,王义平一直从事新型光纤光栅制备技术及传感应用的研究工作,从未因外界研究热点的诱惑而改变。到了2011年下半年,王义平觉得自己在境外已经待了七八年,科研经验和研究成果都已经丰富,是时候报效祖国了。王义平给我国著名的光电子学专家、深圳大学光学工程学科和光电工程学院创始人牛憨笨院士发了邮件并投递了简历。由于德国和中国有时差,不到五个小时,王义平就收到了牛院士亲自回复的邮件,邮件中说“义平老师,欢迎你来深圳大学”,还加了一句“我早就知道你了”。当时王义平很疑惑,这么一位大院士怎么会知道自己这个在国外漂泊的年轻人呢?但他也不好多问。回国加入深圳大学几个月后,有一次王义平和牛院士聊天时,王义平问道:“牛老师,当时我给您发邮件时,您回复说早就知道我,这是怎么回事呢?我只是个小人物呀。”牛院士告诉他:“当年你的博士论文送审以及全国优秀博士论文的评审工作都是我评审的,所以我早就知道你了。”王义平听后非常感激。光学领域的前辈们给予了王义平莫大的支持,这也让回国的他充满斗志。作为深圳大学第一位特聘教授,王义平开始组建创新团队、搭建实验室,逐步开展工作。王义平回国后先后入选了国家杰青、万人计划领军人才、美国光学学会会士,并培养了三个国家优青(廖常锐、何俊、刘申)和一个国家青千(陈宇徽),目前王义平教授团队已有师生员工110余人。2023年王义平获聘深圳大学首批讲席教授。“从2000年算起,到现在二十多年,我一直都是围绕光纤传感技术,从传感器制备、传感系统、产业应用这样一个完整的链条开展工作。”王义平谈起过往和工作激情满满:“做了这么多年,我觉得光纤传感这个方向还有很多可以深入研究的地方。
打破技术垄断,初心从未改变
2024年,王义平老师团队的大规模光纤光栅阵列飞秒激光全自动制备技术入选2023年度中国十大光学产业技术,打破德国技术垄断,实现了国产替代。事实上,光纤光栅发展的时间并不长,到现在约有四五十年。早期制备光栅的时候,一般是单个制备,如果需要多个光栅集成使用,就必须通过熔接的方式连接起来再用。王义平在德国耶拿光子技术研究院时发现,德国已经开始进行光纤光栅阵列的制备了,当时使用的是紫外激光制备光纤光栅阵列,这种方法和国内武汉理工大学姜德生院士团队的做法比较相似。“这种方式有它的优点,相对而言技术比较成熟,成本较低;但也有不足之处,制备出来的光栅传感器不耐高温。所以我们就想,如果能够用飞秒激光来实现光纤光栅阵列的制备,那将是非常好的事情。”但飞秒激光有个难点,它需要非常精准地聚焦到光纤纤芯里面去,所以难度非常大。王义平带领团队开始了十余年的攻关。经过努力,2023年3月,王义平团队在国内首次发布了这种大规模光纤光栅阵列飞秒激光全自动制备技术,在单芯光纤和多芯光纤中实现了公里级、卷对卷大规模串联/并联集成的光纤光栅阵列高效率全自动制备。该技术具有带涂敷层直写光栅、无须载氢及二次涂敷等优点,保留了光纤原有的抗拉抗弯强度和耐高温特性,并且光纤移动、夹持、放纤、收纤、纤芯对准、激光聚焦、曝光等光栅制备过程由全自动程序控制,现已完全实现批量化生产。提到目前常用的光纤传感器,王义平说到了两个典型的光纤器件:一个是光纤光栅,另一个是光纤微腔,它们可以用于测量温度、应变、压力、振动等。“现在我们做得最多的是面向极端环境的光纤传感技术。所谓极端环境,就是像高温高压这种非常恶劣的环境。在这样的环境下,我们主要进行结构健康监测方面的工作,包括对温度、应变、压力、振动的实时原位监测。在实际应用方面,主要集中在航空航天、国防军工、核能安全等领域。例如面向高超音速飞行器、航空发动机、大型船舶、核反应堆等的结构健康监测。”对于光纤传感的发展前景,王义平十分看好:“如同光通信相对于电通信那样,光纤传感有着电传感所不具备的独特优势,传感在人们的生活中无处不在,在各个地方都能发挥感知作用,从国家层面来说也有很大的施展空间,其发展趋势相当可观。”这一点从相关会议的规模也能看出来,王义平提到:“2010年左右中国光纤传感会议的参会人数仅一两百人,2016年深圳大学主办的中国光纤传感会议,参会人数达到了500余人,而2024年重庆大学主办的中国光纤传感会议,参会人数超过了1000人。这表明从事这个方向的学者、同行、学生及企业界朋友越来越多,也说明光纤传感是一个极具发展潜力的方向。”但总体而言,目前光纤传感真正落地的国家重大工程项目还不太多,主要原因是其成本相较于电传感要高。“当前光纤传感主要应用于对价格不太敏感的国防军工等领域。不过,随着国防军工和大型企业不断采用,先提升产量,再逐步降低成本,民用方面就也能够得以应用了。这需要同行和产业界齐心协力来进一步推广光纤传感的产业化应用。”从接触到光纤传感起,二十多年来王义平的研究方向就再也没有改变过:“很多时候,坚持做一项工作,把它做透、做深、做到极致是很重要的。虽然做的过程可能很枯燥,但当你把一件事做到极致的时候,自然就会脱颖而出,做到别人做不到的程度,看到别人看不到的风景。”“光纤传感就是我的研究主线,从来没变过,也不会变,我就是这样的。”
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