筑夢西北的時間使者
——記中國科學院國家授時中心研究員姜海峰

□ 徐芳芳

姜海峰

隨著集低損耗、大帶寬、高穩(wěn)定性、抗電磁干擾等眾多優(yōu)點于一身的光纖問世以來，光纖頻率傳輸技術(shù)在現(xiàn)代科技和基礎(chǔ)應(yīng)用等領(lǐng)域占據(jù)著越來越重要的位置。在社會經(jīng)濟和科學技術(shù)的高速發(fā)展下，高精度時間頻率技術(shù)在國防軍事、深空探測、國民經(jīng)濟建設(shè)以及高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)等眾多領(lǐng)域都有極為重要的應(yīng)用。而隨著原子鐘、光鐘的發(fā)展，頻率標準的不斷提高，基于衛(wèi)星實現(xiàn)高精度時間頻率傳遞方式（如衛(wèi)星雙向比對或GPS載波相位測量）已經(jīng)不能滿足頻率標準的傳遞要求。利用光纖的優(yōu)點，光纖時間頻率傳遞技術(shù)已經(jīng)成為國際研究熱點。

2013年2月23日，我國國務(wù)院頒布的國發(fā)〔2013〕8號文件《國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中長期規(guī)劃（2012—2030年）》，明確提出支持超精密時間頻率技術(shù)開發(fā)，適時啟動高精度地基授時系統(tǒng)的建設(shè)，明確將高精度地基授時系統(tǒng)的建設(shè)提到了與北斗衛(wèi)星授時系統(tǒng)同等重要的戰(zhàn)略高度。2016年2月19日，科技部發(fā)布的“國家質(zhì)量基礎(chǔ)的共性技術(shù)研究與應(yīng)用”重點專項中，明確將“時間頻率基準及其傳遞技術(shù)研究”列入了國家重點研發(fā)計劃（2016—2020年“十三五”規(guī)劃）。

理想是人生的太陽，照亮我們的人生，催促我們不斷前行。作為我國最早從事高精度光纖頻率傳遞的研究人員之一，姜海峰將理想扎根在光纖光頻梳及其精密測量應(yīng)用領(lǐng)域，多年來始終如一。面對國家重大戰(zhàn)略需求，他內(nèi)心涌動著滿滿的責任感，用一生做一位科研探索者，與時間為友，孜孜不倦、奮斗不息。

持續(xù)學習，永不安于現(xiàn)狀

子曰：“逝者如斯夫，不舍晝夜?！比松谑?，就是在不斷追逐理想以及實現(xiàn)自我價值的道路上前行著。從求學到選擇從事科研事業(yè)，姜海峰一直在堅守著自己內(nèi)心最真實的渴求，從未有過一絲動搖。

1995年本科畢業(yè)后，姜海峰開始在天津市電線總廠擔任助理工程師。安穩(wěn)的工作狀態(tài)，并沒有消磨姜海峰的意志，不安于現(xiàn)狀的他，于2000年回到了學校，來到了中國科學院上海原子核研究所（現(xiàn)“中國科學院上海應(yīng)用物理研究所”）攻讀核技術(shù)應(yīng)用專業(yè)的研究生。2003年7月—2007年3月，姜海峰分別在中國科學院上海光學精密機械研究所，中國科學院國家授時中心擔任助理研究員以及副研究員。多年的歷練，讓他在科研方面積累了豐富的經(jīng)驗，并為他今后科研事業(yè)的開展打下了堅實基礎(chǔ)。

科研的征程從未止步。為了能夠汲取更多的科研知識，姜海峰遠離祖國，開啟了自己海外求學之旅。2007年4月，姜海峰前往法國巴黎十三大（巴黎天文臺）攻讀物理專業(yè)博士研究生，從2007—2010年，3年的時間，姜海峰通過不懈攻關(guān)，在高精度光纖頻率傳遞研究中取得了一系列優(yōu)秀的科研成果。

他與團隊一起發(fā)展了光頻信號窄帶（10Hz）濾波、雙向波分復用、級聯(lián)傳遞等技術(shù)，解決了有限的光纖網(wǎng)絡(luò)資源、惡劣局部噪聲環(huán)境、受限于傳遞延遲的控制帶寬等難題。成果有力地支撐了泛歐高精度時頻網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。期間他發(fā)表的6篇論文被引用390次，相關(guān)成果也為我國“十三五”國家重大科研基礎(chǔ)設(shè)施——“高精度地基系統(tǒng)”提供了理論和技術(shù)基礎(chǔ)。

2011—2013年，姜海峰前往美國國家標準與技術(shù)研究院時間頻率部交流、訪問。在這段時間，他積極參與科研創(chuàng)新與合作，在研究中指出了超穩(wěn)光生微波源散彈噪聲能量轉(zhuǎn)換成相位噪聲應(yīng)與脈沖寬度直接相關(guān)，建立了“散彈噪聲轉(zhuǎn)化成微波信號相位噪聲”的計算模型，進行了實驗驗證將10 GHz光生微波源寬帶噪聲壓縮到-178dBc/Hz水平，這一研究工作為獲得超低相位噪聲的微波信號提供了新思路。

發(fā)軔西部，實現(xiàn)科研理想

在海外工作研究多年、積累了豐富經(jīng)驗的姜海峰，時刻沒有忘記自己的祖國。2013年，他結(jié)束了多年的海外求學，決心選擇用實際行動，把對祖國最深沉的愛融入自己的科研事業(yè)?；貒螅趪倚枨蟮闹敢?，來到中國科學院國家授時中心（以下簡稱“授時中心”）實現(xiàn)自己的科研理想。

中國科學院國家授時中心前身是陜西天文臺，是以時間頻率研究、授時服務(wù)為主，同時開展天體測量學、太陽物理、日地關(guān)系、天體力學、人造衛(wèi)星觀測與研究的綜合性天文研究機構(gòu)。地處西北，雖然沒有大城市優(yōu)異的科研條件，但姜海峰以初心為伴，從未有過一句怨言。憑借著良好的科研基礎(chǔ)、出色的領(lǐng)導能力，姜海峰在授時中心組建了“飛秒光梳及其應(yīng)用”研究團隊。

在過去的數(shù)十年里，超快科學領(lǐng)域、非線性光學、光頻計量和精確激光光譜學等領(lǐng)域都有迅猛的發(fā)展。這些領(lǐng)域所取得的長足進步都和激光器的誕生發(fā)展息息相關(guān)。這些領(lǐng)域的發(fā)展又促使了電控飛秒鎖模脈沖激光器技術(shù)的空前發(fā)展，誕生了廣為人知的“飛秒光梳技術(shù)”。它對精確測量和非線性光物理等不同的領(lǐng)域產(chǎn)生了顯著的影響。因此，對于這一方向的研究具有深遠的意義。

在這一背景之下，姜海峰領(lǐng)導團隊從零開始，圍繞“摻鉺光纖飛秒光梳”的研究、研制和應(yīng)用開展工作，實驗室建設(shè)、技術(shù)突破、成果產(chǎn)出（儀器研制和應(yīng)用）同步進行，填補了國內(nèi)多項技術(shù)空白。

2014年，姜海峰團隊在國內(nèi)最早實現(xiàn)寬帶光梳頻率控制，將我國自主研制光梳頻率控制穩(wěn)定度提升兩個數(shù)量級，達到優(yōu)于1E-16水平；團隊借用傳統(tǒng)的輔助鎖模思想，提出新型混合式鎖模方法，調(diào)和了低噪聲和高可靠的矛盾問題，實現(xiàn)了“即插即用”低噪聲摻鉺光纖飛秒激光。團隊自主設(shè)計和研制的“非互易移相器”，突破了“空間光梳”全保偏光纖激光器研制技術(shù)瓶頸，解決了我國921載人航天“空間光梳”的環(huán)境適應(yīng)性問題，實現(xiàn)系統(tǒng)“即插即用”；而且，直接輸出光譜寬度達到60nm，優(yōu)于德國MPQ/Menlo“空間光梳”。

除此之外，姜海峰還和團隊成員在不懈探索之下，原創(chuàng)偏振態(tài)控制“摻鉺光纖飛秒激光”頻率方法，實現(xiàn)了迄今為止最大范圍的寬帶光梳頻率控制，該技術(shù)已經(jīng)獲中國發(fā)明專利授權(quán)；他們提出并設(shè)計的斜切電光調(diào)制器，將超穩(wěn)激光PDH穩(wěn)頻過程中的剩余幅度調(diào)制噪聲效應(yīng)抑制到E-17～E-18水平，為突破目前國際最高穩(wěn)定度瓶頸，提供了技術(shù)儲備，相關(guān)技術(shù)申請了PCT國際專利。

2017年，姜海峰帶領(lǐng)研究小組成功研制國內(nèi)首臺光生超穩(wěn)微波頻率產(chǎn)生裝置，使國內(nèi)常溫微波源頻率穩(wěn)定度從E-13提升到E-15量級，達到國際先進水平，填補了我國此項技術(shù)的空白。該裝置的重要組成部分超穩(wěn)激光、飛秒光梳、頻綜均為自主研制，具備全部知識產(chǎn)權(quán)。目前，該裝置已經(jīng)應(yīng)用于時間頻率基準裝置——銫原子噴泉鐘，將其短期頻率穩(wěn)定度性能提升了6倍，突破了用于探測原子量子躍遷的微波源頻率穩(wěn)定度對銫原子噴泉鐘性能的約束限制。該裝置不僅可以改善銫原子噴泉鐘性能，提升我國獨立自主的時間保持能力，還可作為超高穩(wěn)定度微波頻率源，廣泛應(yīng)用于基礎(chǔ)研究及高新技術(shù)裝備研發(fā)。

基于姜海峰在科學研究中取得的優(yōu)秀成果，他還被任命為“921”載人航天“高精度時頻實驗柜”子系統(tǒng)“空間光梳”主任設(shè)計師，計劃2022年發(fā)射。如工程順利完成，該裝置將先于歐空局“ESA”的空間光鐘計劃，成為國際首例“空間光梳”。

一路走來，姜海峰一直在科研的道路上步履不、創(chuàng)新不止。在他的身上，我們看到了一位當代科研人的情懷。人生天地之間，如白駒過隙，忽然而已。在科研事業(yè)中實現(xiàn)自己的人生價值，姜海峰無悔。