王绍民

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王绍民(1938-2006)
王绍民,浙江大学物理学系教授。1938年9月出生,浙江海宁人。1961年毕业于复旦大学物理系。毕业后在杭州大学任教。曾任杭州大学物理系主任、光电机械研究所所长。1987年晋升为教授。八九十年代先后赴德国、意大利、日本、西班牙、马来西亚、美国等20余国访问,并在30余所世界著名大学和研究所作学术报告,进行学术交流。因突发心脑疾病,不幸于2006年7月28日凌晨在四川与世长辞,享年68岁
王绍民是国家有突出贡献的科技专家,国家科委、国家教委先进科技工作者。曾任浙江省政协委员、杭州大学致公党主委,浙江省第八届人大代表、浙江省第六届科协常委、浙江省物理学会理事长、中国光学学会理事、中国电子学会光电子分会专委、中国激光专委等职。
《列阵光学》获国家自然科学四等奖(1989年度),《内腔式高亮度小发散角新型光束CO2激光器》获国家技术发明三等奖(1997年度),《真空激光自动监测大坝变形技术》,获国家科技进步二等奖(2000年度),《矩阵光学原理》,获国家教委优秀教材一等奖(1995年度)。1989年获"浙江省劳动模范"荣誉称号。

王绍民生长在一个教授之家,他承袭父志,1961年复旦大学物理系毕业后,被分配在原杭州大学物理系任教,开始了他60多年的学术生涯。
创业伊始,王绍民的心头就萦绕着这样一个严肃思考:作为一名物理工作者,如何为祖国和科学事业作贡献?前方的路无非两条:一是因循,在他人已经开垦过的土地上播种和收获;另一条是创新,开拓空白领域,这不仅艰辛,而且风险极大,犹如进深山探宝,一去漫漫而前途莫测,到头来焉知不会空手而回或被困在误区?失败的例子历史上太多太多,但王绍民既然投身科学就准备奉献此生,他曾说:“振兴中华,责无旁贷,我宁愿用一生的时间作一点开创性的贡献”,他毅然选择了后者。 20世纪60年代,当王绍民还是一个助教的时候,他关于纳秒光源、光电倍增管时间特性和光谱时间分辨的研究就十分大胆新颖,研制出的短脉冲光源达到当时国际先进水平,论文在《物理学报》上连载并获全国科技大会奖,后被用于中科院上海光学精密机械研究所高功率激光核聚变的激光光路的调整& 从那时开始,王绍民教授勤勤恳恳,一干就是几十年,研究的足迹遍布光学的众多领域,如:矩阵光学和列阵光学、衍射本性和光子特性、半导体激光和纳米光学等,并且做出了许多开创性的工作,硕果累累。归纳起来,他的成就和贡献主要有以下5个方面:
1 激光测坝
针对大坝监测要求精度高(相对标准误差小于±(1-2)×10^-7)和长期稳定可靠(大于30年不变)的难题,70年代,王绍民开始研究大坝检测中的光波抖动现象这个难点,试验是在原杭州大学的防空洞内进行的。当时条件差,设备落后,昏幽的地下管道,让人不辨昼夜,最令人担心的是管道中积存了40公斤苯,多呆一会儿人就可能会中毒。怎么办?顶着干!感到恶心时就出来透透气,恢复一点后再进去。“那真叫豁出命来拼啊!”老同事应成仁回忆起当年的情景,依然无限感叹。
王绍民通过改造美国斯坦福大学安装、调整直线加速器的真空中激光三点法:用微光阑作次级光源具有定位、限漂、扩束和点化的功能以及将ABCD矩阵增广为4×4阶和3×3阶及定义了相应的光线流图拓朴结构来分析失调系统和残余气体影响后,在原水利电力部的支持和各有关单位的合作下,于1981年和1984年在557米长的太平哨电厂水坝和999米长的丰满电厂水坝作了真空激光测坝系统的安装。该技术获浙江省优秀科技成果二等奖(1982年度),初步的理论方法被国外称为Wang's分析、Wang's增广和Wang用图论。
1989年该技术被定为规范后,合作者夏诚教授等已将其技术推广到龚嘴、桓仁、云峰、太平湾等水坝,作了大幅度自动化改进,1996年确定用于三峡大坝。同时,太平哨和丰满20年来一直运转正常。1995年东北洪水百年一遇,在紧急时刻,三大水系、五大水库、十座大坝只有太平哨和丰满水坝能准确地报出大坝变形量,给各级领导迅速决策提供了可靠依据,防止了9个县市被淹,取得了显著的社会效益。阶段成果:《真空激光自动监测大坝变形技术》获国家科技进步二等奖(2000年度)。目前,三峡大坝激光监测系统已初步合作完成设计,正在优化,以做到万无一失。
2 列阵光学
20世纪80年代初,为了解决当时国际上关于“魔镜”的光学难题,王绍民定义了相位共轭等效变换矩阵,用线性方法对非线性现象作了有效表述,已被国内外广泛应用。特别是:利用准相位共轭的观点和有规律失调增广矩阵的理论,在国家科委、中国科学院基金和国家自然科学基金的大力支持和国内外广泛合作下,给出了光学元件列阵较完整的性质,如:综合成像的概念、一阶性质、综合像差、失调衍射积分、广义多光束干涉,以及消除综合像差和干涉条纹的αβγδ条件,应邀载入国际光学权威丛书:Progeress in Optics,解决了传统光学不能解决的问题阶段成果:列阵光学获浙江省科技进步一等奖(1987年度)和国家自然科学四等奖(1990年度),因其突出贡献,王绍民被评为国家有突出贡献科技专家,国家科委、国家教委先进科技工作者和浙江省劳动模范。
近年来,该理论逐步地被人们所理解和发展。他培养的学生王芸,建立了台州市椒江玻璃集团反光材料有限公司,所生产的准相位共轭微珠列阵反光织物等进入国际市场;同时获得了浙江省科技进步一等奖,王芸本人则被评为浙江省十大杰出青年之一。
王绍民教授研制的激光成珠大小镶嵌逆反膜,2002年被Photonics Spectra专题评述。
3 新型光束
刊载王先生光学元件列阵文章的Progeress in Optics出版后,受到国际关注,王绍民曾两度应邀较长期地访问西班牙。期间,王绍民对受光阑约束的匀幅球面波及焦移,约束的高斯光束及光腔,波带板及 其像散和各种菲涅耳数都定义了矩阵,并发现了第四类反射器。
回国后,王绍民通过大量实验观察、画波阵面图、按菲涅耳数定义,提出了边界衍射波具有π位相跃变的性质。按此思路,在外光路加置λ/2位相片,制成系列腔外新型光束,但有旁瓣。为了在模式竞争中抑制旁瓣,和潘承志教授等合作将直径接近波长的λ/2位相片置于腔内,研制出首台等效光束质量因子(86.5%能量法)M2e<1的CO2激光器。通过两轮鉴定,并经中国计量科学研究院按ISO标 准反复测量,证实其M2e=0.6,是余弦光束。初步成果:《内腔式高亮度小发散角新型光束CO2激光器》获国家技术发明三等奖(1997年度)和发明专利权。
2001年,他又在理论上用矢量矩、实验上用非截取傍轴化转换,发现了半导体激光器(FG)垂直结方向的原始激射已具有M2e<1性质,它不是准高斯光束而是准余弦光束,条件是发射区的尺寸小于0.3个波长。
4 矩阵光学
王绍民系统地发展了矩阵光学(Matrix Optics),合作研究广泛。1979年他在国内率先开设“矩阵光学”课,自编英文讲义。1983年应H. Weber教授之邀开始在德国讲学。期间,出国讲学及合作、回国上 课及科研,反复18次,20多个点。1994年归纳成书。他所著《矩阵光学原理》获国家教委优秀教材一等奖(1995年度)。该方法在神光II的鬼点分析中也发挥了作用。 之后,应国际同行敦促,在高教出版社和Springer出版社的通力配合下,与当时在职博士生赵道木(现为浙江大学物理系教授、博导)合作,在2000年底出版了Matrix Optics,这本书前半部作为国际研究生教材,后半部大多为自身研究成果,充分体现了教学相长。矩阵光学的教学还造就了一批有为青年,如:第一届硕士生林强,定义了张量光学, 被国内外确认为分析非对称系统的完整方法,现为浙江大学物理系教授、博导。又如:将列阵光学在国内首先转化为生产力,建立了外向型企业的王芸,他在西班牙协助培养的博士Porras,现已成为亚波长衍射光学的国际专家。2000年王绍民被评为全国模范教师。
5 纳米光学
随着对亚波长辐射研究的深入,通过回顾历史,王绍民又从 Crookes辐射计中,发现了纳米级非氢化无定形碳(a - C)在室温、真空条件下,由5种从红外(980nm)到紫光(404nm)激光二极管会聚诱导,当功率密度处于1 kW/cm2到1 MW/cm2之间时,呈现可见、刺眼的强白光辐射。同时,王绍民进一步在十余种纳米材料中均发现了类似的现象,但a - C的能量转换效率最高(纳米碳白光辐射)。从2002年起至今已做了系列相关创新工作,发表了多篇高水平学术论文,引起了国内外的许多注意和兴趣,并初步确定了真空中纳米碳的白光辐射是纳米级热辐射,即纳米特征辐射。另外,还获得了尺寸在微米量级的碳白光点光源,发现了一系列的重要应用纵观王绍民教授一生,共撰写专著 6部,发表学术论文近三百篇,出色地完成国家级和省部级科研项目近二十项,作为第一完成人先后获得了国家自然科学奖、国家技术发明奖、国家科技进步奖等三大奖和其他省部级奖多项。