追光者 | 河北工业大学白振旭:探索激光奥秘,映耀“钻石”光辉

发布时间:2025-03-25 13:47  浏览量:8

最近,金刚石激光技术迎来了又一里程碑式的突破。河北工业大学研究团队创新性地将离轴泵浦与金刚石拉曼振荡器相结合,首次实现了高斯光泵浦条件下的拉曼涡旋光直接输出,再次凸显了金刚石激光器在实现光束多维度可调控方面的巨大潜力。在金刚石激光领域再传捷报的早春时期,我们采访到了高功率激光领域的青年科研工作者——河北工业大学白振旭教授。

在采访过程中,白振旭老师颠覆了我对他的看法。没想到,他居然也有“特立独行”的时候。毕竟,在我与他相识的六年时间里,“年轻有为”、“谦谦学者”、“温润有礼”、“乐于助人”、“认真负责”、“忙忙碌碌”......这些我给他贴的标签,没有一个与“特立独行”挂上勾的。今天,就让我们一起探寻这位国家重点研发计划首席科学家的“追光”故事,看看他的真实底色究竟如何?

白振旭,河北工业大学电子信息工程学院副院长,河北省先进激光技术与装备重点实验室副主任,金刚石激光技术及应用协同创新中心主任。研究方向为高功率固体激光技术及非线性光学频率变换,主持科技部国家重点研发计划重点专项、国家自然科学基金面上和青年项目、装备发展部领域基金、河北省杰出青年科学基金等。

逐“光”启航

从光通信到激光探索的华丽转身

光信息科学与技术、光学、光学工程——这三个专业名称虽同以“光”字为名,实则分别归属于电子信息、物理学和光学工程三个学科领域。而白振旭的求学历程,正是在这片“光的世界”中,将技术、理论与工程深度融合的生动写照。

01

从果敢抉择到一生追光

2010年,全球正处于第三代移动通信技术(3G)飞速发展与普及的黄金时期。彼时,白振旭的本科专业方向是大火的光通信技术,原本可以顺理成章地沿着这一轨迹继续深造,或像身边的同学一样,顺势加入华为、中兴等通信巨头,或投身通信建设公司或通信运营商。然而,他却选择了一条与众不同的科研航道——保研至北京工业大学激光工程研究院,师从全固态激光领域的知名专家李港教授,转向激光技术研究。

“我是我本科同学中唯一一个选择激光领域深造的。”白振旭坦言,这一决定的契机源于本科期间的一次激光全息专业实验。实验中,激光的高相干性及其精妙应用令他深受震撼,也正是这次经历,点燃了他对激光技术的浓厚兴趣,在他心中埋下了一颗探索“光”的种子。

硕士毕业后,他加入中国电子科技集团某研究所,投身于国防激光光源的研制工作,在此期间,他全程参与了一套军品激光器从调试、装配到环境测试的完整流程,在实践中深化了对高功率激光工程应用的理解。然而,求索之心未曾止步,在导师的引荐下,他前往哈尔滨工业大学航天学院继续深造,师从我国大科学装置“神光”系列某系统设计总师吕志伟教授,深入探索大能量固体激光与非线性光学散射技术,并参与到国家重大科技项目的基础研究。

白振旭的每个教育阶段都与“光”紧密相连,但每个阶段的“光”却各具特色——这些果敢的选择,让他积累了扎实的科研与工程经验,也为他日后的研究奠定了坚实基础。

白振旭与研究生导师

(左上:李港教授,左下:陈檬教授,右上:吕志伟、王雨雷教授,右下:Richard Mildren教授)

02

实践淬炼下的科研成长

科研不仅关乎理论研究,更依赖于扎实的工程实践积累。白振旭的研究生生涯,正是在不断的探索与实践中成长蜕变。

硕士与博士阶段,他便开始直面激光器从理论构想到研制落地的诸多挑战。硕士期间,在李港教授的指导下,他参与了空间碎片探测激光器的研制项目,白天调试激光光源,夜晚在星空下进行测距实验,这段经历让他对激光参数、光束传输及其工程应用有了深刻理解。而在博士阶段,为了顺利完成一个高能激光器的研制项目,吕志伟教授特意安排他前往广东某机械加工厂,深入学习精密加工的关键环节与工艺细节,使他深刻认识到机械设计与加工在高功率激光器制造中的重要作用。

仅在硕博阶段,他就成功研制了五台高功率激光器产品,并已广泛应用于多所高校和科研单位。博士期间,他携自主研发的脉宽可调激光器参加广东省激光行业协会主办的激光工程师创客大赛,成功晋级决赛,并在总决赛中荣获三等奖。这些经历不仅锤炼了他的理论与实践能力,也为他后续在高功率固体激光技术的产业化应用奠定了坚实基础。

2016年获中国激光工程师创客大赛三等奖(颁奖嘉宾王浟教授)

扎根前沿

点亮“钻石”激光新未来

在高功率激光器的研究过程中,白振旭深刻意识到,在拓展激光波长、提升激光功率的同时,如何有效抑制热效应对光束质量的影响,是亟待解决的核心挑战之一。

从博士阶段开始,在吕老师的指导下,我便致力于探索激光能量与增益介质之间的‘相互博弈’。为突破单口径激光增益介质负载的限制,开展了基于布里渊放大的组束激光器研究。在这一研究的基础上,我也一直在思考如何突破光学介质在光热特性上的限制,我发现金刚石以其卓越的热导率和光学特性,展现出成为高功率激光器‘终极’理想增益介质的巨大潜力。

带着这一科学探索的目标,在导师的推荐下,他前往澳大利亚麦考瑞大学,师从国际知名金刚石激光技术专家、澳大利亚顶级科技奖Eureka奖获得者Richard Mildren教授,开展联合培养。在澳大利亚期间,白振旭参与了多个由美国空军实验室、澳大利亚国防部等机构支持的高功率激光研究项目,深入探索金刚石激光技术的核心机理及其应用前景。

获2018年国际光学工程学会Teddi C. Laurin奖(媒体报道)

在这一阶段,白振旭作为第一完成人,率先在国际上测得了金刚石晶体的布里渊增益系数,并成功演示了金刚石布里渊激光的直接辐射,进一步验证了金刚石在实现高相干光源方面的巨大潜力。他也因此受邀前往哈佛大学和耶鲁大学进行学术交流,并作专题报告分享研究进展。

这段国际科研经历不仅加深了他对金刚石激光技术的理解,也使他更加深刻地认识到高功率激光技术在全球范围内的前沿竞争态势及其战略布局。正因如此,白振旭立志于回国后继续深耕金刚石激光技术研究,推动该领域的发展,并弥补国内在这一前沿技术上的空白。

科研创新与人才培养同向共进

从澳大利亚回国之后,他追随导师吕志伟教授投身河北工业大学先进激光技术研究中心筹建,并担任常务副主任,从零打造国际先进激光科研平台。

经过五年多的建设,该中心在吕志伟教授的带领下,已发展成为国内具有重要影响力的高功率激光技术及应用研究机构,现拥有23名教师和近200名在读研究生,承担了包括国家自然科学基金重大科研仪器研制项目和国家重点研发计划在内的国家级项目30余项,省级项目80余项,以及百万元以上的企业横向课题近20项。

在团队的共同努力下,将金刚石激光技术研究推向新高度——实现自由空间布里渊激光最高功率、首次演示了金刚石拉曼激光的噪声抑制特性、首次获得金刚石涡旋光的直接辐射......多项成果频频登上知名期刊封面,并入选ESI热点和高被引论文,进一步确立了团队在该领域的国际学术影响力。

如今,作为先进激光技术研究中心的核心骨干,白振旭担任负责人的以金刚石激光为代表的非线性激光技术研究小组,已汇聚了5名青年教师和40余名博士、硕士研究生。

河北工业大学先进激光技术研究中心团队

“卓越科研为教学注入活水,而人才培养为创新积蓄能量。”谈及人才培养,白振旭如此说道。他将最新的研究成果融入课堂,希望学生能够在学习过程中接触前沿科技,并激励学生勇于探索、敢于创新。他所负责的本科课程《激光原理》成功入选天津市一流本科课程,研究生课程《固体激光工程》荣获河北省研究生课程思政示范课,并获批了学校的首批微专业建设点“智能激光装备”。

同时,作为指导教师,他带领学生申请并先后获批了美国光学学会(OPTICA)、国际光学工程学会(SPIE)、中国光学学会(COS)和中国光学工程学会(CSOE)的河北工业大学学生分会,组织学生参与国内外学术竞赛、会议和前沿技术交流,培养具备全球视野和创新能力的光学人才。

获全国和天津市教学竞赛类奖励

这种以研促教、学研融合的教学理念,不仅让他斩获全国高校混合式教学设计创新大赛一等奖和天津市青年教师教学竞赛一等奖,更让他赢得了河北工业大学 “我心目中的十佳好导师”的殊荣,成为学生心目中既严谨治学、又启发创新的良师益友。

获河北工业大学 “我心目中的十佳好导师”

从前沿探索到产业化突破

我国作为全球人造金刚石的最大生产国,拥有强大的材料供应链优势,而金刚石激光技术作为一项新兴产业,其未来发展前景十分广阔。然而,从材料制备、性能检测、光学设计到激光系统集成,每个环节都充满挑战,如何突破关键技术瓶颈,成为推动金刚石激光工程化应用的核心课题。

为进一步加快金刚石激光的产业化进程,白振旭依托河北工业大学,牵头成立了金刚石激光技术及应用协同创新中心。该中心目前已聚集了国内十余家企业和研究机构,涵盖金刚石晶体生长、光学镀膜、激光技术研发及应用等关键环节,构建了从基础研究到产业应用的完整创新链。白振旭表示:“只有强化产学研深度协同,才能加速金刚石激光的技术突破与产业落地,为我国高端光电产业注入新动能。”

金刚石协同创新中心的研究方向

在激光技术与应用的前沿探索与实践过程中,白振旭和团队成员不断推进高功率激光在国防和民用领域的应用,取得了一系列重要突破:在国防领域,团队的研究成果获得了军委科技委和军委装备发展部的全国性竞赛奖励;在民用领域,团队在河北省创新创业大赛中斩获一等奖,并成功入围中国创新创业大赛全国总决赛,荣获优秀企业奖。这些实践经验进一步坚定了他的信念:科研与产业是相辅相成的,只有推动技术走向实际应用,才能真正释放科技创新的社会价值。

值得一提的是,2024年,白振旭主持的金刚石激光技术及应用项目成功获批科技部国家重点研发计划支持,这标志着该领域的研究进入了新的发展阶段,为金刚石激光技术的进一步突破与产业化应用注入了新的动力。

逐光而行,向光而生

在光的世界里,白老师既是孜孜以求的探索者,也是脚踏实地的践行者。

实现激光从新理论、新技术到新产品和新应用,是一段极为漫长而复杂的旅程。这条路上,单靠个人的力量无法走得更远。它需要持之以恒的探索,需要志同道合的伙伴同行,需要不同学科的交融共进,也需要开放包容的合作生态。

在整个采访过程中,我们看到白振旭教授始终保持谦逊谨慎的态度,展现出对前沿科学的不懈追求,以及向相关领域专家请教的渴望。他不仅深耕光学前沿,也在不断拓宽学科交叉与产学研合作的深度与广度,力求推动基础研究与工程应用的紧密结合。

我们有理由相信,我国的激光技术和产业发展正需要更多像白老师这样的青年科技工作者,他们在前沿探索中勇攀高峰,在工程转化中攻坚克难,在人才培养中薪火相传。唯有如此,才能让科研成果从实验室走向更广阔的应用舞台,为技术进步和产业发展贡献持久的力量。

热忱欢迎参加我们在2025年5-27-29日举办的两机展和激光在两机(飞机发动机和燃气轮机)及低空经济中的应用大会