独辟蹊径舞激光

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1、独辟蹊径舞激光　　采访开始，张书练先递给我们一页纸，上面列出了15本国内外现用激光原理书籍，并标出了关于激光特性描述的页码。这些书中，都把激光特性写为“单色性（相干性）”、“方向性”和“高亮度”。　　“这是一个佐证。目前主流激光文献普遍存在一个问题。爱因斯坦描述受激辐射时说，激发光子和因激发而辐射出的光子‘同频率’‘同方向’‘同相位’‘同偏振’。相比爱因斯坦的预言，偏振被忽略了。我过去近30年的工作，就是把激光器内部的偏振补上，未知就是冲锋号。”张书练开门见山地说。　　张书练，清华大学精密仪器与机

2、械学系教授、博士生导师，多年从事激光器及精密测量仪器研究，尤其在激光器的正交偏振效应和应用方面做出了突出成绩。　　激光器正交偏振是指激光器两个相邻的频率的光具有互相垂直的电振动方向（即偏振状态），它来源于物理上一个很普遍的效应―双折射。“一切光学材料和光学元件都有内应力，其最突出的表象之一就是双折射。除了可称之为双折射晶体材料外，双折射还存在于一切光学玻璃元件中。而激光器又是光学元件的集合。一旦要求激光器的功率高度稳定，光束高度相干，激光器内的双折射和激光器中的正交偏振的影响就应该加以研究了。”9

3、　　正是基于这一认知，张书练带领课题团队围绕激光器的正交偏振，从现象―原理―器件―应用等多个层面开展了长期、系统的研究工作，全面揭示了相关物理现象；同时，他以这些现象为原理，研制成十余种国内外独有的精密测量仪器用于超精密测量，已经在教学实验、科学研究和工业生产中实现较为广泛的应用，社会效益显著。　　凭借这个“创新性的、从基础研究到应用研究的较为系统、完整的学术体系”，和一系列不可替代的仪器产品，张书练带领课题团队在一个传统认为比较狭窄的领域，开拓出了一片广阔的天地。　　到现在，张书练已发表论文35

4、0余篇（约200篇被SCI收录），获得专利60余项，出版中文专著《正交偏振激光原理》和英文专著《OrthogonalPolarizationinLasers：PhysicalPhenomenaandEngineeringApplications》两部。　　突破传统，交叉学科谱新章　　上世纪60年代中期，清华大学在四川绵阳建立分校。作为精仪系光学专业的学生，张书练随校远赴绵阳，直到后来留分校任教，考研，读研，他一直在光学、激光领域学习、工作。　　60年代末70年代初，周炳琨院士创建激光专业。因为光学

5、与激光相近，张书练被纳入电子系激光队伍，搞了六七年激光研究。1978年，为了充实自己，张书练参加“文革”后第一届研究生招考，被清华北京本部精仪系录取回到了北京，毕业后又在精仪系任教。　　在电子系，学的、研究的、讲的课都是激光。在精仪系，机械是基础，每天接触到的是制造、测量。在两种学科知识的熏陶下，张书练的思维方式表现得越来越与众不同，“9我更容易把激光的问题和测量问题联系到一起”。　　长期以来，在精密测量领域，激光器就是一只“高质量的灯泡”，做光源使用。“做激光器的人不管测量，做测量的人不管激光器

6、内部原理的事，而我就总爱拿激光器做文章，研究激光器里的问题，看能不能利用激光器的内部特性实现高精度测量的要求。”　　正是这种交叉学科的知识储备和思维上的跳脱不羁成就了张书练的独特，他利用自身优势，摆脱了传统思维的限制，通过改变激光器的内部结构，使激光器本身成了能够用于测量的传感器，且拥有优于传统测量仪器的性能。也就是说，在张书练这里，激光器自身就是传感器，传感器本身就是激光器。　　说起来容易，做起来难，特别是在这种研究很少甚至空白的领域。在最初的很长一段时间里，资金欠缺，人员不继，再加上周围质疑的

7、声音，张书练的每一步都十分艰难。　　“好在我们没有放弃，又得到多位前辈的支持，我们走过来了，而且不断有新的东西出来。”从上世纪80年代开始，张书练稳扎稳打，不疾不徐，逐步展开，用青春和汗水将那个小小的幼苗，浇灌得枝繁叶茂。　　“激光器的基本结构很简单，由三个元件组成，就是两个反射镜，和它们之间的一块（或一根）激光放大物质。”“但一旦牵扯到激光放大物质，物理现象就会变得复杂多样。”9张书练发现，在激光器内置入双折射晶体（石英，KDP）会出现奇妙的激光现象；他还发现，置入激光器的透镜、棱镜、窗片甚至激

8、光器反射膜的内应力（双折射），也对激光器的输出光束性质产生重要影响。最突出的就是会使激光器发射的一束光内含电场互相垂直的两种光成分，就是所谓正交偏振。为了透彻、全面地了解激光器正交偏振现象，他带领研究组开始了研究，先后有60多名教师、博士后、博士生、硕士生参加。　　他们不断改变激光器的结构―　　在激光器内部（即两个反射镜之间）加入一个双折射元件，加上激光放大物质，使其构成激光四元件系统；　　在激光器外部光路上放置一个双折射元件，再加一个回馈镜构成五元件系统；　　再将上述两种系统组合