來源:潮新聞
記者:周林怡 趙琛璋
“四千精神”是溫州人最寶貴的精神財富,也是我科研路上的不竭動力。——陳景標
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陳景標在加快建設創(chuàng)新溫州大會上發(fā)言。
人物名片
陳景標,1969年生,溫州龍港人。北京大學博雅特聘教授、博士生導師、量子電子學研究所副所長,國家高端科學儀器產(chǎn)業(yè)鏈鏈長單位負責人。中國計量測試學會常務理事、中國計算機自動測量與控制技術(shù)協(xié)會常務理事、全國量和單位標準化委員會委員、全國時間頻率計量技術(shù)委員會委員。國際首創(chuàng)主動光鐘原理與法拉第激光器技術(shù)方案,長期從事量子頻率標準(原子鐘)、穩(wěn)頻半導體激光器、原子濾光器等研究,并致力于推動量子精密測量技術(shù)與高端科學儀器產(chǎn)業(yè)化。榮獲教育部科學研究優(yōu)秀成果一等獎、國防科學技術(shù)進步一等獎、中國計量測試學會科學技術(shù)進步獎一等獎等多項榮譽。
因為“時間”,陳景標有了更多時間常回家看看。
這幾年,為了研究原子鐘——目前世界上最精準的計時工具,他頻繁奔走于北京和浙江兩地。作為北京大學博雅特聘教授,他仍在科研教學一線,承擔高端科學儀器產(chǎn)業(yè)鏈等國家重大專項項目,并給博士生上《量子頻標原理》、給本科生上《光電子實驗》等專業(yè)課。同時,他也在推進量子精密測量技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化,在溫州、湖州布局——2019年,北大-溫州激光與光電子聯(lián)合研發(fā)中心落地溫州龍灣;2024年,國測量子科技(浙江)有限公司總部落地湖州南太湖新區(qū);今年1月,在他的老家龍港,北大-龍港高端量子科技聯(lián)合實驗室正式揭牌。
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圖源:龍港發(fā)布 王曉莉 池長峰 攝
4月初,在這座新落成的實驗室內(nèi),記者見到了陳景標。一頭標志性的白色短發(fā)、黑框眼鏡,盡管行程排得很滿,依舊語速從容。
近三十年來,陳景標一頭扎進原子鐘的世界。從原理到產(chǎn)品再到產(chǎn)線,他在量子時頻領域越鉆越精,也離一個目標越來越近:讓“中國時間”更準。
01
大膽走別人沒走過的路
在北大-龍港高端量子科技聯(lián)合實驗室展廳中,陳列著陳景標帶領團隊近三十年來攻關研制的一代代穩(wěn)頻激光器產(chǎn)品。其中,一臺穩(wěn)頻半導體激光器初代產(chǎn)品,電線裸露、密布各類器件,看上去并不起眼,甚至有些古樸。這是陳景標在北京大學讀博期間花6個月時間手工制作的。
“一邊照著示波器,一邊用鑷子一絲一絲逐個調(diào)整元器件位置。費眼還費腰,一坐就是幾個小時,兩三天只能調(diào)整一個準值。”回憶起那段實驗室歲月,他不自覺地做出調(diào)試光路時的姿態(tài)。
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陳景標介紹穩(wěn)頻半導體激光器初代產(chǎn)品。趙琛璋 攝
小巧精致的原子選頻半導體激光器,堪比原子鐘的“心臟”。它作為原子鐘的核心穩(wěn)定光源,對提升測量精度、靈敏度和系統(tǒng)可靠性至關重要。由它作為核心器件構(gòu)成的原子鐘,是一種利用原子的量子行為來計量時間的工具,目前最高精度可達百億年僅誤差1秒。
精密測量領域有個重要概念:時間就是距離——在導航定位中,億分之一秒的誤差,就會讓位置偏出數(shù)米。導彈、衛(wèi)星、通信網(wǎng)絡,無一不依賴這“看不見”的精準。
2002年到2004年,陳景標在國外做博士后,接觸了國際最前沿的量子精密測量技術(shù)。他意識到,這不只是重要的基礎科學,更關乎一個國家的時間頻率體系。回到北大后,他拋出一個大膽的想法:做當時原子鐘領域前人從未嘗試過的“主動光頻原子鐘”。
當時,學界的主流技術(shù)路線是“被動型”,即通過外部激光激勵原子來鎖定激光頻率,作為時間基準。但這意味著需要激光和原子兩套復雜的系統(tǒng),還會有噪聲誤差。陳景標另辟蹊徑:讓原子自己在光學諧振腔里產(chǎn)生受激輻射,直接輸出頻率標準,走一條與傳統(tǒng)方式完全不同的技術(shù)路線。
“最開始提出來時,同行都覺得很有挑戰(zhàn)。”陳景標說。原子內(nèi)部結(jié)構(gòu)太精密,能探測到的信號概率極低,攻關難度極大。
但他始終堅信,從“第一性原理”出發(fā),既然原理走得通,就一定有機會做成。
研發(fā)攻關的前兩年,他延續(xù)讀博時期的“土辦法”,帶著學生買零件繼續(xù)手工制作。從造激光器、搭系統(tǒng),到分析數(shù)據(jù),陳景標常帶著團隊在實驗室加班加點,但很長一段時間什么頻率信號都沒有。
陳景標沒有慌,一遍遍鼓勵團隊:“一定要堅持。”他從頭開始一步步檢查,最終判斷原本采用的熱原子束方案達不到輸出信號的條件。他提出換成熱原子蒸汽團,再試。
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陳景標在實驗室指導學生進行主動光鐘實驗。
接近出結(jié)果的那段日子,陳景標經(jīng)常在北大校園里繞著未名湖走了一圈又一圈。“究竟怎樣才能讓主動光鐘輸出有效的信號”,這個問題一直盤旋在腦海。
終于,一個凌晨,兩三時左右,團隊再次修正了一堆參數(shù)之后,示波器上跳出了標準的主動光鐘信號。大家盯著屏幕,興奮得一宿沒睡。
第二天一早,陳景標辦公室的門被敲響了。“信號出來了?”“出來了!”師徒對視一眼,多余的話都沒說,一同興沖沖地往實驗室跑。
后來,相關成果陸續(xù)入選美國光學學會期刊論文以及中國科學院主管《科學通報》期刊,還被IEEE國際頻率控制會議列為“三項最受關注的新興技術(shù)之一”?。
回想起那段時光,陳景標依舊記得那種無法言說的興奮。他從那時起更堅定了一件事:要做原創(chuàng)性的東西,大膽走別人沒走過的路。
02
做現(xiàn)代“法拉第”
榜樣的力量,給了陳景標追求進步的動力。家鄉(xiāng)龍港,曾走出姜立夫、姜伯駒等數(shù)學家,父子二人深耕數(shù)理、治學報國的傳奇,在他心中埋下探索科學、報效家國的種子。
做探索性研究,就像是在茫茫森林中探路。面前樹木遮蔽、荊棘叢生,沒有清晰的道路,不知道要從哪個方向、費多少時間,才能走出迷霧。
陳景標偏偏享受這種感覺。他很喜歡把事情做到極限,熱衷于摸清事物的邊界,“如果同時有50個參數(shù)可能影響原子鐘,我就會把每一種可能性都試一遍。”
但與此同時,他作為博士生導師、團隊負責人,深知冒險探索并不是科研的全部——不能只將技術(shù)停留在實驗室,還得有落地的產(chǎn)業(yè)化成果。
穩(wěn)頻激光器是原子鐘的核心關鍵光源,決定了原子鐘的精確性。此前很長一段時間,我國高精度半導體激光器產(chǎn)業(yè)鏈基礎薄弱,95%以上依賴進口,面臨嚴峻“卡脖子”問題。
陳景標回憶,早年他在實驗室調(diào)試一臺進口的高性能穩(wěn)頻激光器時,發(fā)現(xiàn)它不僅價格昂貴、維護周期長,而且極其“嬌氣”,環(huán)境稍有波動就會導致實驗失敗。他強烈地意識到,如果連核心的高端科學儀器都無法自主可控,前沿研究將始終受制于人。
他下定決心:要做出中國人自己的、高性能、可量產(chǎn)高端科學儀器及量子器件。
2019年,在陳景標的推動下,北大-溫州激光與光電子聯(lián)合研發(fā)中心落地溫州龍灣。
在這里,盡管目標充滿挑戰(zhàn),陳景標的“奇思妙想”卻更多了。傳統(tǒng)激光穩(wěn)頻需要復雜的外部反饋系統(tǒng),他冒出一個念頭:“能不能讓原子自己待在激光器里當尺子?”這個看似腦洞大開的想法,最后竟催生了一款結(jié)構(gòu)極其簡潔的激光器。
基于這些創(chuàng)新成果,研發(fā)中心孵化出第一家企業(yè)——浙江法拉第激光科技有限公司。公司名字里藏著陳景標的心愿:邁克爾·法拉第是他青年時代就敬仰的科學家,出身貧寒,靠超凡的勤奮,用大量實驗為后來的量子力學革命打下地基。陳景標想做現(xiàn)代版的“法拉第式”探索,依靠精妙的實驗設計,對微觀量子態(tài)實現(xiàn)精確操控與測量。
“從激光芯片到原子氣室,再到電源及電控系統(tǒng),每個核心器部件攻關都充滿挑戰(zhàn)性,團隊前后花了4年時間,其間改版了20余次,累計安裝200臺以上的激光器去驗證性能。”浙江法拉第激光科技有限公司總經(jīng)理劉珍峰說,為了保障每一環(huán)節(jié)的產(chǎn)品質(zhì)量,他們聯(lián)合多家公司,以產(chǎn)業(yè)鏈方式密切協(xié)同上下游單位一起攻關。
最終,團隊成功研制出國產(chǎn)穩(wěn)頻半導體激光器。它從根本上解決了傳統(tǒng)激光器因溫漂、振動導致的長期穩(wěn)定性差、需要頻繁校準的難題,原子鐘的核心光源終于可靠、可控了。
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浙江法拉第激光科技有限公司的全自動激光穩(wěn)頻系統(tǒng)產(chǎn)品。
去年,原子選頻法拉第激光器獲得“?全球三大發(fā)明展?”之一的第50屆日內(nèi)瓦國際發(fā)明展金獎。更讓團隊驕傲的是:關鍵器部件全部國產(chǎn)自主可控,波長穩(wěn)定度等核心指標超越了國際競品。
做原子鐘研究二十多年,陳景標覺得自己能不斷提出原創(chuàng)想法、在困難中找到突破口,靠的是“沉浸的樂觀與清醒的堅韌”——北大“思想自由,兼容并包”的治學傳統(tǒng),鼓舞他勇攀世界科研高峰的勇氣,溫州人獨有的“四千精神”,堅定他敢闖敢試,敢為天下先的信念。
他相信,任何物理現(xiàn)象背后都有道理,任何技術(shù)難題終有解法。但過程中,需要的是充分的耐心和耐力,一步一個腳印,在一次次的失敗和調(diào)試中,積攢那些微小的進展。
03
“頂天”和“立地”
學生們發(fā)現(xiàn),陳老師這幾年“更接地氣了”。
十幾年前在“象牙塔”里的陳景標,大腦里仿佛有一臺時刻高速運轉(zhuǎn)的機器,時不時火花四濺,迸出無數(shù)新想法。而這些年,從帶著一群人做產(chǎn)品,到推動一個行業(yè)往前走,陳景標身上漸漸生出一種務實的產(chǎn)業(yè)化思維。他的身份“標簽”不斷疊加,從純粹的科研工作者,到創(chuàng)業(yè)者,再到國家高端科學儀器產(chǎn)業(yè)鏈的“鏈長”,肩上的擔子越來越沉。
“這些變化,是被國家的需求、產(chǎn)業(yè)的痛點、行業(yè)的發(fā)展牽引著實現(xiàn)的。”陳景標坦言。如今,人們出行依賴的衛(wèi)星定位導航,醫(yī)院的遠程協(xié)作手術(shù),5G、6G通信基站要求的納秒級時間同步……時間測量已貫穿生活生產(chǎn)的方方面面,更不用說航天、深海、軍事等關鍵領域。
從燕園實驗室里的潛心攻關,到浙江大地的成果轉(zhuǎn)化熱潮,陳景標以溫州人的“四千精神”為底色,勇闖量子科技的無人區(qū),用一項項原創(chuàng)突破打破國外壟斷,用一次次校地攜手激活產(chǎn)業(yè)動能。
浙江民營經(jīng)濟活躍、產(chǎn)業(yè)鏈配套完善,智慧城市、數(shù)字金融等市場化應用場景,為量子精密測量技術(shù)的快速落地和迭代提供了絕佳的“試驗場”。陳景標看中了這些優(yōu)勢,產(chǎn)業(yè)化布局做的系統(tǒng)而全面:在溫州、湖州、龍港三地系統(tǒng)性布局量子科技產(chǎn)業(yè),溫州注重研發(fā)孵化、湖州注重規(guī)模量產(chǎn)、龍港注重前沿創(chuàng)新。
從前是從0到1,現(xiàn)在是從1到100,是兩套截然不同的邏輯。如何實現(xiàn)從實驗室科研樣機到規(guī)劃化量產(chǎn)產(chǎn)品的跨越,成為擺在陳景標和團隊眼前的一道考題。
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國測量子科技(浙江)有限公司的芯片原子鐘測試線。
位于湖州南太湖新區(qū)的國測量子科技(浙江)有限公司,主攻芯片原子鐘“不能批量生產(chǎn)”的難題。為了啃下這塊硬骨頭,陳景標從全國各地請來行業(yè)頂尖專家,組建聯(lián)合攻關團隊。
量產(chǎn)最難的是一致性。“質(zhì)量控制牽涉管理、技術(shù)、工藝、成本,方方面面都得盯著。”團隊里來自航天領域的專家丁祝順說。陳景標從最小的核心器件教起,帶著團隊建立起一套標準化、規(guī)范化的質(zhì)量管理體系。
“實驗室可以失敗10次,第11次成功就能發(fā)一篇好論文。但產(chǎn)線不行,產(chǎn)線要求一次成功、次次成功。”為此,陳景標在產(chǎn)線旁專門設了一個“快速迭代小組”,專門處理產(chǎn)線上突發(fā)的、實驗室沒見過的問題。
如今,激光器、原子氣室等一系列關鍵技術(shù)難關被逐一攻克。芯片原子鐘產(chǎn)品已逐漸在海底油氣勘探、電力電網(wǎng)、金融數(shù)據(jù)、5G/6G通信等領域開展試用,實現(xiàn)了從研發(fā)、制造到測試的全鏈條自主可控。
每周一的上午,陳景標的日程雷打不動:兩個會。先是各公司的管理層例會,談合作、接項目;接著是技術(shù)骨干例會,攻技術(shù)、解難題。科研與產(chǎn)業(yè)之間那道天然的壁壘,在這種高效的管理模式和全局思維帶來的順暢通路中,一點一點消解了。
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陳景標給博士生上《量子頻標原理》。
這種務實、系統(tǒng)性的思維,也延伸到了課堂上。今年即將畢業(yè)的博士生張佳回憶,在實驗室里,陳景標帶著學生從調(diào)光路開始,不僅教技術(shù),更傳遞一種價值觀:做科研要“頂天立地”。“頂天”是追求科學前沿,“立地”是解決國家重大需求。他希望學生不僅能發(fā)表優(yōu)秀的論文,更能理解一項技術(shù)從原理到產(chǎn)品、從產(chǎn)品到產(chǎn)業(yè)的完整邏輯。
陳景標曾說起自己欽佩管仲,不是因為他“春秋第一相”的名頭,而是因為他提出“故善為天下者,因禍而為福,轉(zhuǎn)敗而為功”。如今,陳景標自己也成了這樣的人。他做原子鐘,目標只有一個:讓它真正服務于國家的戰(zhàn)略需要,創(chuàng)造實實在在的價值。
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