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【院士风采】窦贤康:让雷达的智慧光眼更亮

发布时间:2017-12-06  作者:  浏览:45次

记者:陈丽霞

研制出国际上第一台大气探测量子激光雷达;揭示中性大气与电离成分作用机制,在国际上首次在低纬地区探测到高达170公里的热层钠层;首次提出若干大气波动影像中高层大气变化性的新机理,为中高层大气建模和精准预报奠定基础……

说到这些“在云端”的科研成果,你一定会说这样的“学术大咖”太牛了;如果告诉你这位“大咖”还是武大校长,你是不是更要惊叹?

在武汉大学,提到校长窦贤康,很多人会说他“低调务实”“有亲和力”“有担当”“善于招才”“关爱学生”;鲜为师生们所知的是,长期从事中高层大气观测研究的窦贤康,其学术成果也是业界一流的。

11月28日,窦贤康当选为中国科学院院士。


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中国科学院院长、党组书记白春礼为窦贤康(左)颁发院士证书(中国科学院供图)


研制国际上首台大气探测量子激光雷达

中高层大气与空间环境的耦合一直是空间物理学的重大前沿问题,同时,中高层大气也是中高空高速飞行器等新型武器的飞行区域。但中高层大气气体稀薄,其中自由电子更为稀疏,导致各种遥感回波信号微弱,探测极其困难。基于以上科学研究和军事应用的需求,解决中高层大气的探测问题显得尤为重要和迫切。

围绕着中高层大气最难探测的风场要素,窦贤康率领团队展开技术攻关,解决了“千兆赫”瑞利宽谱的大气分子散射中“兆赫兹”多普勒频移量检测问题,以及影响测量精度的激光频漂等技术难题,在国内率先实现对流层以上高空风场的激光雷达探测。国际著名光学期刊Optics Express副主编Boreman评价该成果为“亚洲首次,结果令人瞩目”,德国布尼茨大气物理研究所所长Lübken团队评价为“中国科技大学的观测结果是目前国际上仅有的几个平流层大气风场测量之一”。


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窦贤康在实验室(资料图)


利用新发展的自主技术,窦贤康团队已建成两套车载多普勒测风激光雷达(探测高度 5-35公里和 15-60公里)和一台钠层窄带宽测温测风激光雷达(80-105公里),构成了固定探测与流动探测相结合的高空风场观测系统,实现了 110 公里以下大气风场的准无缝隙探测,为中高层大气的耦合研究奠定了观测基础。该观测系统是国际上见报道的仅有两个系统之一,其中5-35公里车载多普勒测风激光雷达获得2014年军队科技进步一等奖。


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窦贤康在实验室(资料图)


中高层大气多时空尺度变化和全球星载测风,要求激光雷达更灵敏、更小型。传统激光雷达通过提高激光雷达的出射功率和增大望远镜的面积,进而提高激光雷达探测信噪比的方式面临技术瓶颈。当时身处量子研究技术在国内首屈一指的中国科学技术大学,窦贤康心想,何不将量子技术整合到传统激光雷达技术中,以提高激光雷达的信噪比?

近年来,窦贤康团队通过攻关量子(单光子)频率上转换和全光纤激光雷达集成等一系列关键技术,在国际上首次建成量子上转换气溶胶/风场探测激光雷达。该雷达首创的量子频率上转换技术突破了常温下探测红外单光子的量子效率极限,开创了一种激光雷达探测新体制,探测信噪比优于传统激光雷达3个数量级,为高精度、高时空分辨的中高层大气探测奠定了基础。量子上转换测风激光雷达获2017年日内瓦国际发明展特别金奖。

最近,窦贤康领导团队在国际上首次实现基于超导纳米线单光子探测器的双频多普勒测风激光雷达,获得空间分辨率为10米、时间分辨率10秒的最高精度的风场探测。美国光学协会(OSA)对该成果进行了专题报道,指出“这种新型的激光雷达基于光纤FP干涉方案,采用最精简的光学结构,使得整个系统具有足够的可靠性和稳定性,适合在恶劣的环境(例如机载、星载平台)运行”。


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超导多普勒测风激光雷达 (资料图)


低调务实的“领头羊”

2016年12月,履新武汉大学校长伊始,窦贤康就出现在校内一个杰出青年科学基金项目的预答辩现场,对答辩的老师给予指导意见。

务实高效,是许多与窦贤康接触过的老师对他的印象。“为了帮助我们申报国家重大仪器研制项目,校长多次参加我们的会议,帮我们出谋划策,甚至连ppt上的一点小纰漏都不放过。”工业科学研究院执行院长刘胜介绍,在窦贤康的全力支持下,武汉大学首次牵头获批国家重大仪器研制项目。

2017年10月,窦贤康来武大后首次率团赴美揽才。3天4场人才招聘会,行程26170公里,横跨美国东西海岸,飞行时长近36小时,为了节省时间,常常吃盒饭或面包披萨充饥。这样紧凑的行程,连开车的司机都感叹不已:“这么多年来,我从没接待过像你们这样忙到连饭都没时间吃的出访团队。”


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赴美揽才期间与青年才俊交流(资料图)


然而,这是窦贤康一以贯之的风格。2016年国庆节期间,同样在美国,窦贤康马不停蹄最多一天跑三个城市、开两场学者宣讲会,晚9点晚餐后,还安排与学者交流的活动。唯一的“观光”行程就是开车前往下一个大学宣讲会途中浏览窗外红叶初现的秋色。

“引凤筑巢”——来武大后,窦贤康提出了这样的人才工作理念:变被动为主动,把“凤凰”引来后,为他们量身打造适合他们科研教学需要的平台,把武汉大学打造成高端人才聚集地。2017年,学校定位为“人才强校年”,加大宣传力度、海外招聘、举办国际交叉学科论坛、搭建高端科研平台、健全育才体系、营造学术氛围、提高服务水平……

一系列引才育才举措,推动今年学校人才工作各项指标全线“飚红”——新增两名院士、“杰青”排第六、长江学者排第五、“优青”排第六、“青千”并列全国第四……

关心团队、关爱学生,窦贤康课题组的老师和学生们都对此深有体会。为了帮助他们更好地投入科研工作,窦贤康会在政策允许范围内尽最大可能给他们提供科研保障。“作为团队负责人,我有责任为每位团队成员创造最好的条件,让每个人都能发挥出自己的长处。”

在良好的团队氛围影响下,2012年至2017年,窦贤康团队创造了一个“奇迹”:在本领域国际顶级期刊Journal of Geophysical Research “中高层大气”领域发表论文48篇,数量仅次于美国国家大气科学研究中心(NCAR),在国际同类研究机构和大学中排名第二。

来武大后,窦贤康曾要求相关部门负责人带他去看学生宿舍和食堂,并要求对条件最差的立即予以整改。“将心比心。作为管理者,我们要想,如果是自己的儿女住在那样的宿舍,心里作何感想?”窦贤康要求,一定要把服务学生落到实处,具体而言:要把改善学生的生活环境落到实处,把优化学生的成才条件落到实处,把加强学生思想政治工作落到实处。在讨论如何用好今年中央修购专项经费时,窦贤康也要求优先用于学生的基础设施改造,包括宿舍、食堂、基础体育设施等,尽可能惠及更多学子。


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旁听思政课(资料图)


6月,2017届毕业生成为学校首届全体身着学位服参加毕业典礼的学生。在庄严肃穆的行政楼前,没有学生再“被代表”,7000余名毕业生集体由校领导和导师团拨穗。这是窦贤康送给他任校长后的首届毕业生的“大礼”,目的是给毕业生们营造一种“仪式感、庄重感和荣誉感”,一种尊重学生、维护学术尊严的校园文化。


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2017年毕业典礼上(资料图,金鑫摄)


而今,身兼校长和院士双重身份的窦贤康更忙碌了,“身为大学校长,我会倾尽全力、不折不扣地履行好自己的职责;对于科研,我也会全力以赴,争取做出更多有国际影响力的成果来。”

(编辑:伍轩)

本文转载自武汉大学新闻网