追光者 | 姜文汉院士：三度转行应国需，无畏跨界担重任

姜文汉的母亲自小家境殷实，在杭州进入学堂接受过新式教育，还在安庆等地当过教师，是民国最早的一批知识女性之一，因此她很看重孩子的教育。在那个战火纷飞的年代，她也没有放弃对姜文汉的教育。还在姜文汉6岁时，他母亲已经教他学完了小学一、二年级的课程。姜文汉的初中生涯是在平湖中学度过的。为了培养他对科学的兴趣，他母亲千方百计地为他弄到了《中学生》《开明少年》等中学生读物。

孩童时代国破家亡的经历，以及在母亲的启蒙下，科技强国之梦深深刻入了姜文汉的骨血。为了祖国的建设和国家的需要，他将个人的价值实现与国家所需画上了等号。

1949年7月，姜文汉从平湖中学初中毕业，进入了上海复旦中学学习。由于城乡教育水平之间的差距，他的成绩并不好，尤其是数学和英语。在老师和同学的热情帮助下，他刷题海、做习题，奋发努力、迎头赶上，打下了扎实的数理基础，并终生受用，最终以优异的成绩被北京俄文专修学校（也就是当时的留苏预备部）录取。

1952年秋天，姜文汉满怀期待的来到了留苏预备部，经过了一年的学习。但事与愿违，由于政审没通过不能去苏联留学，满心的期许落了空。好在姜文汉的成绩足以申请到国内任何一所大学学习，于是他申请到了被誉为“工程师的摇篮”的哈尔滨工业大学（前身是建立于1920年的哈尔滨中俄工业学校），学习铸造工艺与设备专业。

在哈工大学习期间，姜文汉结识了他的妻子凌宁，成为了同班同学。从哈工大毕业，他们一起被分配到了长春光机所。同学变成了同事，在之后的工作相处中逐渐产生了感情。姜文汉院士之所以能在此后的科学研究中取得如此成就，“有她一半的功劳”。往后的岁月，无论是“上山下乡”，还是进蜀地搞革命建设，亦或是勇闯“无人区”进行自适应光学研究，他的妻子都给予了支持和关爱，而且用她的实际贡献——波前校正器技术为姜文汉院士的工作打下了牢固的基础。

“我一生中有过三次重大转行，大学学习的是铸造工艺和设备专业，第一次转行为精密机械；第二次转行为光电工程；第三次转行为自适应光学。每次转行都是努力适应国家需要和社会发展的过程，每次转行都面临新的机遇和挑战，同时享受着开辟新领域带来的成就感和乐趣。”

第一次改行：从“铸造工艺”到“精密机械”，从“一毫米”到“一微米”

1958年，22岁的姜文汉从哈工大毕业后，积极投身到革命建设中，当时被分配到中国科学院长春机械研究所工作，从事压力铸造工艺和设备研究。毕业后的第一份工作，就是和同事负责完成一台1200吨大型压铸机主机设计图纸的工作，近千张设计图纸都是由他们完成。

1960年，中苏关系破裂，中国下决心自主开展尖端科技研究。而姜文汉的事业也迎来了转折。为集中力量，中国科学院决定将在长春的机械研究所和光学精密机械仪器研究所合并，组建长春光学精密机械研究所（简称长春光机所）。为了应国家建设所需，姜文汉进入长春光机所，领命负责搞精密机械——研制陀螺仪中的宝石承轴，这是他的第一次改行。

铸造工艺专业出身，却被调任研制高精度的大型仪器，对于姜文汉来说，可谓挑战巨大。陀螺仪中的宝石承轴，是一种非常小的精密轴承，精度要达到1 μm。而他原来接触的铸造领域，精度达到1 mm就不错了。现在要研制出精度高于1 μm的精密产品，“唯有努力学习才能胜任”。

在这一年时间里，姜文汉自学了概率论、精密计量、误差理论分析、电工学等多门课程，并创新性地提出了测量1 mm直径小孔内壁表面光洁度的新方法。功夫不负有心人，在短时间内，他掌握了研制宝石承轴的全过程，顺利完成了研制任务。

姜文汉院士工作照

第二次改行：从“精密机械”到“光学工程”，不断“进击”开创新方法

在精密机械领域还没待热乎，姜文汉便开启了他的第二次转行。“我一生最大的关键词我觉得还是‘听话’，听话不是说听谁的话，是听社会、国家的需要的话。”

1962年，长春光机所承担研制我国第一台大型电影经纬仪的任务。这是一台口径达600 mm、重达几吨的精密仪器，需“一竿子到底”将研制成产品直接交付用户使用。

又是一项史无前例的重大任务，所里人都没有经验，无论是谁都需要“摸着石头过河”。姜文汉因为有着研制宝石承轴的经验，再次被委以重任，作为机械组负责人之一，负责方位转台的设计。这是他的第二次改行，从精密机械转到光学工程。

为此，他又开启了自学模式，自学了应用光学、精度理论和概率论等基础知识，成功完成研制任务。此外，他验证了王大珩先生提出的大型经纬仪采用摩擦传动的设想并经采用获得成功，解决了当时微米级止推轴承无法测量的难题，为大型精密跟踪设备的精密传动开辟了新路；还提出了一种自为基准的三点测量方法，不需要任何高精度的基准，很好地解决了平面度测量的难题，这种方法沿用至今。

姜文汉完成了研制任务后，在光学工程领域不断“进击”。由于三线建设的需要，1971年，姜文汉携带全家来到四川省大邑县的雾山沟里，参加内迁三线的中国科学院光电技术研究所（下简称为“光电所”）的建设工作。经过两年多的功夫把新所建成，并且于1973年投产了。

在光电所，姜文汉陆续承担并成功研制了两种关键光学设备：中国第一台弹道相机和中国第一台接近/接触式光刻机。

JK-1接近/接触式光刻机

第三次改行：从“光学工程”到“自适应光学”，勇闯“无人区”

20世纪70年代，国外发展和报道了“自适应光学”新技术。这项新技术有望解决光学系统无法克服动态干扰的难题。此前，姜文汉一直关注着自适应光学的进展。

自适应光学是综合光、机、电、计算、材料等多学科的新技术，与姜文汉原来从事的工作有很大差异，不仅国内没有人研究，就连国际上也只有几篇文献报道。这是一项难度巨大的基础性研究工作，最终面临的结果有可能是“长期出不了成果而坐‘冷板凳’”。正当他犹豫不决的时候，他的妻子给予了很大的鼓励和支持，于是姜文汉下定决心勇闯“无人区”，抱着坐“冷板凳”的准备再次改行，进行自适应光学研究。他组织了几位同事，白手起家，于1979年组建了“自适应光学课题组”。第二年，又成立了我国的第一个自适应光学实验室。

当时，实验室条件艰苦，正值光电所新址迁移，姜文汉新建的自适应光学实验室最先搬到荒凉的牧马山上。他们自己动手将用作养蚕、养鸡的平房改造成了实验室，扫垃圾、贴墙纸，没有光学实验平台就找一块厚钢板，下面垫上沙子做减震，中国第一个自适应光学实验室就这样开始运行了。

姜文汉与中科院光电技术研究所自适应光学实验室的首批同事一起调试光路

就在牧马山低矮陈旧的小平房里，姜文汉率领团队逐步建立和掌握了自适应光学的基本技术基础，不断开拓应用，不断开创世界和国内先例。

“在自适应光学研究方面的成就，一半应当归功于她。”姜文汉院士表示，在攻克自适应光学核心器件波前校正器方面，妻子凌宁给予了他极大的技术支持。这个器件当时国际上从产品到技术对我国严格封锁，队伍组织起来半年后，还没有人敢于挑战。而要搞自适应光学，没有这种关键器件只能是纸上谈兵。于是，姜文汉动员他妻子凌宁来挑此重担。对于学习铸造工艺和设备专业的凌宁来说，无疑是一切都要从头开始。从头开始学习压电陶瓷的知识、钻研胶结工艺，学习光学测量知识，搭建了波前校正器性能测量设备，最终，凌宁与同志们一起，经过反复摸索，建立起制作波前校正器的全套工艺和设备。

1982年，姜文汉团队研制成功国内第一块13单元整体压电变形镜；1983年完成了国内第一套自适应光学实验装置——七单元线列自适应光学校正系统模型，并取得闭环成功，建立和掌握了自适应光学的基本技术基础；在此基础上开展了“自适应光学望远镜原理和技术”的研究，1984年经科学院主持的专家评审后列入科学院重点课题；1985年研制成功19单元高频振动法激光波面校正系统，成功地用于我国首套激光核聚变装置——上海“神光I”中，开创了世界上在激光核聚变装置中成功使用自适应光学技术改善光束质量的先例。7年后，美国劳伦斯·利弗莫尔实验室在国际会议上报道，他们的Beamlet激光核聚变系统中也使用了自适应光学系统，并说明是中国装置率先使用过的“中国方法”。

1986年，姜文汉参加了“863”计划的专家讨论，并参与了“863”计划发展纲要的制定。在“863”计划实施中，有多个主题都对自适应光学提出了需求。在“863”计划的支持下，从此姜文汉团队的工作开始走向蓬勃发展的道路。

与此同时，为实现瞄准天文目标的高分辨力成像观测，姜文汉团队还积极开展大气湍流造成的动态波前误差的校正技术研究，并在1987年成功实现大气湍流校正。这是中国第一次实现动态波前误差的实时校正，1988年这一工作在《光学学报》上发表后，美国武装部队技术情报局将其全文翻译为AD报告。

1990年，姜文汉团队研制的21单元大气湍流校正自适应光学系统，在云南天文台的1.2 m望远镜上实现了对天文目标的自适应光学校正，这使我国成为第三个实现这一目标的国家。之后通过对这套系统进行改造，在当时东亚最大的北京天文台2.16 m望远镜上，对星体目标在红外2.2 μm波段实现了接近衍射极限的成像校正，将该望远镜的分辨力提高近一个量级。

1997年，自适应光学系统应用于校正人眼高阶像差并获取视网膜高分辨率图像，设备体积仅相当于美国同类产品的十分之一，在国际上首次实现人眼高分辨成像设备小型化。