国内首个水下光学战略平台将启动

　　 今年5月底，中科院西安光学精密机械研究所（西安光机所）侯洵院士、副所长李学龙等一行人来到碧波环抱的青岛，与青岛海洋科学与技术国家实验室签订了一项战略合作协议，要将双方在光学和海洋学领域的研究优势结合在一起。

　　经过6月底到7月的一系列建设方案、运行预算等研讨会，“海洋光学联合实验室”的建设工作正式启动。

　　光学研究照进幽暗海水

　　对大多数人而言，“水下光学”或“海洋光学”，还是一个比较陌生的概念。

　　但对拥有300万平方公里内水和领海的中国而言，如何在海下睁开一双明目，看清海面之下的地貌、物产、过程等信息，是关乎国防安全、资源管理和经济民生的重要命题。

　　“意义重大”，是中科院院士侯洵对这一领域的评价。

　　人对外界事物的认知，有80%~90%都来自于视觉。但海水本身具备的高吸收、强散射等特点，给“看海”带来了很大的障碍。

　　“即便是在海水中吸收损耗最小的蓝绿色光，在海水中传播也不过十几到几十米，这在应用上远远不够。”侯洵告诉《中国科学报》记者，“水下光学的研究，就是要解决这些问题。”

　　潜艇活动和对潜通讯，需要直观的光学图像；水产养殖行业需要水下观测系统来辅助管理；对水下光的合理利用，能帮助实现水产的增产和疾病防护；再加上水生生物光合作用研究、海洋资源的探索……水下光学的应用渗透进军事、民生、科研等方方面面。

　　然而，出于种种原因，我们国家在这一领域的发展程度还远远不够。市场上，大约90%的水下光学设备都来自国外。

　　即便在研究更为深入的国家，这一学科的发展也受到海水散射、吸收性质的强烈制约。“从国际整体来看，水下光学特别是海洋光学的应用，都不是太理想。各个国家都在加紧这方面的研究。” 先进光仪室副主任吴国俊说。

　　28年夙梦焕发新生机

　　说起西安光机所和“水下光学”的缘分，从1988年就开始了。

　　时任所长的侯洵，看到水下光学这一领域的研究前景。后来当选中国工程院院士的中科院沈阳自动化所所长蒋新松，当时正牵头研发“水下机器人”，得知机器人需要专门的水下光测系统，侯洵便从蒋新松那里“要来”了这个项目。

　　西安光机所的“水下光学项目组”就这样成立了，研究员陈良益带着一群学生，研制“深潜1000米水下照相机”。这种胶片照相机不仅要能在水下实现清晰成像，还要耐受深水内压。项目组用很好的作品交上了答卷。

　　据陈良益介绍，这期间水下光学项目组先后开展了水下高速微光电视、光学水听器等方面的研究工作，培养了一批优秀的研究生，为水下光学这一学科的拓展和延伸，作出了很重要的贡献。

　　然而，在那个年代，国家和学界对水下光学研究的重视程度普遍不足。相比所里同时发展的空间光学等领域，水下光学的研究步伐要缓慢很多。对陈良益和他的团队来说，那种与水下光学紧密“切题”的项目其实并不常有。

　　如今，28年过去了，国家对海洋的重视、对水下光学研究的认识都有了长足的发展。对即将投身进海洋光学联合实验室的科技人员来说，他们对研究前景有着更多的信心和期待。

　　“青岛海洋国家实验室是一个很好的平台，我们希望借助这个平台，把我们所在这方面取得的技术基础更好地用在国家相关海洋探测中。”吴国俊说。

　　值得期待的新平台

　　现在，光谱成像重点实验室主任胡炳樑和他的团队，已经处于整装待发的状态，只等青岛那边的实验室装修好后，就一起“搬家”。

　　对胡炳樑而言，转战之后的科研目标，已经勾画得相当清楚。他们将研究海洋火山爆发的特性、海水纵深剖面的水质特点、海下地形地貌等。

　　“利用过去的技术，我们只能看到简单的地形地貌，但是这些形态是由什么组成的，我们并不知道。”他说，“如果发展光谱成像技术，利用珊瑚、礁石等产生的特殊谱信息，就能对地形地貌及其属性进行详细判断。这在测绘史上将是跨越式的发展。”

　　他们的研究还有很大的转化和应用空间，包括水质监测仪、水下可视化捕鱼器、海底观测摄像机等。此外，水下光谱学还能应用在虾种的选择、鱼病的检测、养殖密度和集群密度等参数的获取上，有望促成智能化的水产养殖业。

　　对于这样的愿景，胡炳樑显得很期待：“西安毕竟是内陆城市，与海洋研究相关的储备并不全面。但是青岛海洋国家实验室这个平台，凝聚了非常广泛、深入、系统的海洋研究经验，这样能有效缩短我们对研发需求的调研，也更容易在学术交流中迸发火花；此外，这里已有的密封、高低温等设备，也大大降低了工程化开发的难度。”

　　胡炳樑团队是即将奔赴海洋光学联合实验室的4个西安光机所团队之一。“据我所知，还有很多团队希望加入到海洋光学的大事业中。”胡炳樑说，“我相信，随着工作的开展，未来会有更多的科学家参与进来。”