國內首個水下光學戰略平臺將啟動

　　 今年5月底，中科院西安光學精密機械研究所（西安光機所）侯洵院士、副所長李學龍等一行人來到碧波環抱的青島，與青島海洋科學與技術國家實驗室簽訂了一項戰略合作協議，要將雙方在光學和海洋學領域的研究優勢結合在一起。

　　經過6月底到7月的一系列建設方案、運行預算等研討會，“海洋光學聯合實驗室”的建設工作正式啟動。

　　光學研究照進幽暗海水

　　對大多數人而言，“水下光學”或“海洋光學”，還是一個比較陌生的概念。

　　但對擁有300萬平方公里內水和領海的中國而言，如何在海下睜開一雙明目，看清海面之下的地貌、物產、過程等信息，是關乎國防安全、資源管理和經濟民生的重要命題。

　　“意義重大”，是中科院院士侯洵對這一領域的評價。

　　人對外界事物的認知，有80%~90%都來自于視覺。但海水本身具備的高吸收、強散射等特點，給“看海”帶來了很大的障礙。

　　“即便是在海水中吸收損耗最小的藍綠色光，在海水中傳播也不過十幾到幾十米，這在應用上遠遠不夠。”侯洵告訴《中國科學報》記者，“水下光學的研究，就是要解決這些問題。”

　　潛艇活動和對潛通訊，需要直觀的光學圖像；水產養殖行業需要水下觀測系統來輔助管理；對水下光的合理利用，能幫助實現水產的增產和疾病防護；再加上水生生物光合作用研究、海洋資源的探索……水下光學的應用滲透進軍事、民生、科研等方方面面。

　　然而，出于種種原因，我們國家在這一領域的發展程度還遠遠不夠。市場上，大約90%的水下光學設備都來自國外。

　　即便在研究更為深入的國家，這一學科的發展也受到海水散射、吸收性質的強烈制約。“從國際整體來看，水下光學特別是海洋光學的應用，都不是太理想。各個國家都在加緊這方面的研究。” 先進光儀室副主任吳國俊說。

　　28年夙夢煥發新生機

　　說起西安光機所和“水下光學”的緣分，從1988年就開始了。

　　時任所長的侯洵，看到水下光學這一領域的研究前景。后來當選中國工程院院士的中科院沈陽自動化所所長蔣新松，當時正牽頭研發“水下機器人”，得知機器人需要專門的水下光測系統，侯洵便從蔣新松那里“要來”了這個項目。

　　西安光機所的“水下光學項目組”就這樣成立了，研究員陳良益帶著一群學生，研制“深潛1000米水下照相機”。這種膠片照相機不僅要能在水下實現清晰成像，還要耐受深水內壓。項目組用很好的作品交上了答卷。

　　據陳良益介紹，這期間水下光學項目組先后開展了水下高速微光電視、光學水聽器等方面的研究工作，培養了一批優秀的研究生，為水下光學這一學科的拓展和延伸，作出了很重要的貢獻。

　　然而，在那個年代，國家和學界對水下光學研究的重視程度普遍不足。相比所里同時發展的空間光學等領域，水下光學的研究步伐要緩慢很多。對陳良益和他的團隊來說，那種與水下光學緊密“切題”的項目其實并不常有。

　　如今，28年過去了，國家對海洋的重視、對水下光學研究的認識都有了長足的發展。對即將投身進海洋光學聯合實驗室的科技人員來說，他們對研究前景有著更多的信心和期待。

　　“青島海洋國家實驗室是一個很好的平臺，我們希望借助這個平臺，把我們所在這方面取得的技術基礎更好地用在國家相關海洋探測中。”吳國俊說。

　　值得期待的新平臺

　　現在，光譜成像重點實驗室主任胡炳樑和他的團隊，已經處于整裝待發的狀態，只等青島那邊的實驗室裝修好后，就一起“搬家”。

　　對胡炳樑而言，轉戰之后的科研目標，已經勾畫得相當清楚。他們將研究海洋火山爆發的特性、海水縱深剖面的水質特點、海下地形地貌等。

　　“利用過去的技術，我們只能看到簡單的地形地貌，但是這些形態是由什么組成的，我們并不知道。”他說，“如果發展光譜成像技術，利用珊瑚、礁石等產生的特殊譜信息，就能對地形地貌及其屬性進行詳細判斷。這在測繪史上將是跨越式的發展。”

　　他們的研究還有很大的轉化和應用空間，包括水質監測儀、水下可視化捕魚器、海底觀測攝像機等。此外，水下光譜學還能應用在蝦種的選擇、魚病的檢測、養殖密度和集群密度等參數的獲取上，有望促成智能化的水產養殖業。

　　對于這樣的愿景，胡炳樑顯得很期待：“西安畢竟是內陸城市，與海洋研究相關的儲備并不全面。但是青島海洋國家實驗室這個平臺，凝聚了非常廣泛、深入、系統的海洋研究經驗，這樣能有效縮短我們對研發需求的調研，也更容易在學術交流中迸發火花；此外，這里已有的密封、高低溫等設備，也大大降低了工程化開發的難度。”

　　胡炳樑團隊是即將奔赴海洋光學聯合實驗室的4個西安光機所團隊之一。“據我所知，還有很多團隊希望加入到海洋光學的大事業中。”胡炳樑說，“我相信，隨著工作的開展，未來會有更多的科學家參與進來。”