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院士訪談 | 蘇州大學(xué),潘君驊院士

2022-05-08 21:13
來源:澎湃新聞·澎湃號(hào)·湃客
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欄目介紹

為貫徹落實(shí)習(xí)近平總書記在科學(xué)家座談會(huì)上的重要講話精神和相關(guān)要求,大力弘揚(yáng)科學(xué)家精神,《中國光學(xué)》自2021年第1期開始開辟《院士訪談》專欄。

本欄目將結(jié)合訪談、自述等多元化形式,記錄院士們?cè)诔砷L、教學(xué)、科研等經(jīng)歷中難以忘懷的故事,以及他們對(duì)人生、科學(xué)、教育等問題的認(rèn)識(shí)與思考,以此彰顯老一輩科學(xué)家的愛國奉獻(xiàn)與創(chuàng)新求實(shí)精神。

《院士訪談》欄目由中國科學(xué)院院士、我國著名光學(xué)專家陳星旦先生悉心策劃和組織。陳先生雖年逾耄耋,但仍親自邀約各位院士,召集相關(guān)編輯人員進(jìn)行匯編整理,逐字逐句審定終稿。陳先生的辛勤付出,實(shí)為本欄目之質(zhì)量保證,深為本刊同仁所景仰尊崇。

《院士訪談》欄目將持續(xù)開展,衷心希望廣大讀者通過本欄目,認(rèn)識(shí)他們、了解他們,從而有所啟迪、有所收獲。

《中國光學(xué)》編委會(huì)

人物小傳潘君驊,1930年10月生于上海市。應(yīng)用光學(xué)專家。中國工程院院士。蘇州大學(xué)現(xiàn)代光學(xué)研究所研究員。

1952年清華大學(xué)機(jī)械制造專業(yè)畢業(yè)后分配至中國科學(xué)院儀器館(中科院長春光機(jī)所前身)工作。1956-1960年,到蘇聯(lián)列寧格勒普爾科沃天文臺(tái)學(xué)習(xí),師從蘇聯(lián)著名天文光學(xué)專家馬克蘇托夫,獲副博士學(xué)位。1980年,調(diào)至南京天文儀器廠,主持2.16米光電望遠(yuǎn)鏡研制工作。2000年受聘于蘇州大學(xué)現(xiàn)代光學(xué)研究所。長期從事光學(xué)元件及儀器研制、加工和測(cè)試工作,在組織大口徑光學(xué)工程項(xiàng)目實(shí)施、倡導(dǎo)非球面應(yīng)用、推動(dòng)光學(xué)檢測(cè)技術(shù)發(fā)展等方面作出了重要貢獻(xiàn)。

一、學(xué)習(xí)經(jīng)歷

1 動(dòng)蕩歲月,輾轉(zhuǎn)于十一所學(xué)校

我1930年出生于上海吳淞,童年時(shí)期相對(duì)還算太平。1932年淞滬戰(zhàn)爭(zhēng)爆發(fā),我家就搬到嘉興,在嘉興北門秀城橋附近離外婆家很近的地方造了兩間二層樓房。因?yàn)殡x得近,經(jīng)常去外婆家玩,有時(shí)也到嘉興南湖游玩。

小時(shí)候過得還算無憂無慮,思想比較活潑,很能自娛自樂,聰明但也淘氣。我是家里功夫最好的,尤其擅長踢毽子,有一次踢得滿頭大汗,脫了棉襖,著了涼,落下了咳嗽的毛病,一到冬天就犯,過了很多年才好。

小學(xué)到中學(xué)期間,時(shí)局動(dòng)蕩,但父母非常重視子女教育,一直竭盡所能要我們上學(xué)。當(dāng)時(shí)的政府也很重視,即使在日寇鐵蹄之下,也盡可能辦流亡學(xué)校,幾間茅屋就可以上課。所以八年時(shí)間里,我讀完了小學(xué)、初中和高中。不過讀過的學(xué)校就很多了,累計(jì)上了4所小學(xué)、3所初中、4所高中。

1935年,我上了嘉興中學(xué)附小,讀了兩年,學(xué)校比較正規(guī),校舍也很好。那時(shí)姐姐已經(jīng)上五年級(jí)了,我就每天跟姐姐一起上學(xué)、放學(xué)。小學(xué)時(shí)雖然識(shí)字不多,但很喜歡讀哥哥姐姐們的課外讀物。那時(shí)非常好奇,有次聽姐姐一個(gè)養(yǎng)蠶的同學(xué)說,吞吃活的春蠶夏天就會(huì)皮膚涼爽不怕熱,我還真吞了一只。那段時(shí)間里我記憶中最美好的,就是學(xué)會(huì)了《賣報(bào)歌》《總理紀(jì)念歌》《國旗歌》等歌曲。

1937年七七事變后,父親帶著全家逃難到莫干山。莫干山本來是有錢人避暑的地方,但時(shí)局混亂,上山避暑的人很少,空房子好找。我家在“陰山”下坡不遠(yuǎn)處的一個(gè)房子住下,旁邊有一所公益會(huì)小學(xué),正值秋季開學(xué),我正好就讀三年級(jí)——也許大人就是沖著這所小學(xué)而選擇這里。小學(xué)三年級(jí)下學(xué)期又轉(zhuǎn)到崗頭村一所辦在“一統(tǒng)飯店”里的小學(xué)。

父母擔(dān)心在山上常住會(huì)影響孩子上學(xué),于是1938年暑假后決定下山,但由于嘉興的房子被一個(gè)日本商人占用,我們只好去上海,在那里住了四年。

當(dāng)時(shí)家庭經(jīng)濟(jì)已經(jīng)沒有保障了。父親先是租了間辦公室掛牌行醫(yī),但沒有根基打不開局面,很快就撤了。后來到莫干山的武康衛(wèi)生院,他一個(gè)人去工作,但小孩要讀書,家還在上海,開銷比較大,生活很苦。大哥二哥都在上海中學(xué),開始是走讀,后來住校,因?yàn)榧依锝?jīng)濟(jì)困難,他們一方面申請(qǐng)獎(jiǎng)學(xué)金,一方面自己在雜志上投些翻譯稿掙些稿費(fèi)貼補(bǔ)。

我上的是一所比較高檔的私立小學(xué),叫“正志小學(xué)”,本來學(xué)費(fèi)很貴,但通過父親的朋友減免了學(xué)費(fèi)。小學(xué)時(shí)算術(shù)學(xué)得比較好,還在比賽中獲過獎(jiǎng)。學(xué)課文也有點(diǎn)興趣,喜歡古文,有時(shí)候還配著音樂唱。最怕的是記日記和寫作文,因?yàn)榻陶Z文的老師很嚴(yán)厲,如果我成績不好還會(huì)挨打,不過她對(duì)工作認(rèn)真負(fù)責(zé),上學(xué)和放學(xué)時(shí)都站在校門口接送學(xué)生。

小學(xué)時(shí)我在學(xué)習(xí)上毫無自覺可言,而且因?yàn)楹茴B皮,老師常去家里告狀。大哥二哥學(xué)習(xí)成績都很好,母親最操心的是我的學(xué)習(xí),經(jīng)常對(duì)我說一定要好好學(xué)習(xí),將來能找個(gè)好工作自立,否則只能去拉黃包車,或者去求大哥二哥討生活。她對(duì)我提出的其實(shí)只是最低要求,并沒有要我們靠讀書光宗耀祖。只是那時(shí)候太小,不懂事,管不住自己。

1941年夏天,母親帶我到父親工作的莫干山過了一個(gè)暑假,結(jié)果誤了考育才中學(xué)的時(shí)間,只好到不遠(yuǎn)處的“京江中學(xué)”讀初一上學(xué)期,學(xué)校在法租界外。12月珍珠港事件爆發(fā)后,日寇進(jìn)入租界,京江中學(xué)停辦,我又轉(zhuǎn)到博文中學(xué)讀了半年。1942年,家里經(jīng)濟(jì)愈來愈困難,父母決定搬到父親工作的安吉縣小村(后改為曉村),就讀武康縣立初中。

當(dāng)時(shí)開設(shè)的課程很多,包括國文、代數(shù)、英文、史地、物理、幾何、音樂、體育等。印象最深的是教物理和幾何的老師。他很有學(xué)問,教學(xué)方法也很好,多是啟發(fā)式的,經(jīng)常提出問題但不馬上解答,而是留出點(diǎn)時(shí)間引導(dǎo)學(xué)生多思考。他愛讀書,也喜歡釣魚,我對(duì)他在村邊小溪邊看書邊釣魚的印象很深。我和小伙伴們也經(jīng)常到村邊的小溪或小池塘中抓蝌蚪、捉魚蝦,有時(shí)候還自制些工具抓,提升效率。

抗戰(zhàn)時(shí)的國民政府對(duì)辦學(xué)還是很重視,許多臨時(shí)中學(xué)都是在逃難過程中臨時(shí)組建的,雖然條件比較簡陋,但學(xué)生仍然不少。教師背景差異很大,既有大學(xué)的教授,也有私塾的老先生,但總體還是不錯(cuò)的,許多優(yōu)秀的教師也是一邊逃難一邊教學(xué)。

1943年夏,武康縣中和武康衛(wèi)生院從安吉縣的小村搬回莫干山,從家到學(xué)校要走很長的路。也是大概從這時(shí)候開始,我才有點(diǎn)讀書的自覺性,已經(jīng)能夠很專心地聽課,思維緊跟老師講解。上學(xué)時(shí)很認(rèn)真地記筆記,經(jīng)常得到母親的夸贊,這個(gè)習(xí)慣給我以后的工作也帶來了極大的便利。

初中畢業(yè)后,進(jìn)入孝豐縣境內(nèi)的中正中學(xué)。學(xué)校條件很差,校舍也是借用的民房。在那里讀完高一上學(xué)期后,本來打算寒假后繼續(xù)讀,結(jié)果1945年春節(jié)后傳來消息學(xué)校不能開學(xué)。父母一直想盡辦法讓我們讀書,但那時(shí)條件實(shí)在不允許,我只能在隨后的一年里失學(xué)在家。其間,母親不斷要求我復(fù)習(xí)之前學(xué)過的課程,我也在樓下弄了個(gè)固定的位置,計(jì)劃每天自學(xué),不過因?yàn)橥嫘奶?,?jiān)持得并不好。

日本投降后,我家搬回了嘉興。1946年春,由于嘉興中學(xué)只有浙西一中的學(xué)生可以轉(zhuǎn)學(xué)入讀,我只好插班進(jìn)入私立秀州中學(xué)讀高一下學(xué)期。后來通過插班生考試進(jìn)入嘉興中學(xué),讀高二、高三直到畢業(yè)。當(dāng)時(shí)國民政府浙江省嘉興專員很重視人才培養(yǎng),以個(gè)人名義在學(xué)校設(shè)立了專項(xiàng)獎(jiǎng)學(xué)金,專門授予高三物理、高二代數(shù)的第一名,我高二時(shí)正好得了一次。

1948年我在嘉興中學(xué)畢業(yè),準(zhǔn)備參加高考。因?yàn)橐恢币远鐬榕枷?,我的第一目?biāo)是上海交大機(jī)械系,志愿報(bào)了交通大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、浙江大學(xué),都是機(jī)械系。

我那時(shí)自認(rèn)為考取的把握很大,無心復(fù)習(xí),暑假時(shí)還經(jīng)常去旁觀大人們打麻將,結(jié)果一所理想的大學(xué)也沒有考上,只考上了同濟(jì)的預(yù)科。沒辦法,只好去同濟(jì)大學(xué)預(yù)科學(xué)了再說。學(xué)了一個(gè)學(xué)期后,回家對(duì)父母說感覺學(xué)不到東西,就不再想去了。

父母也同意,于是我插班到南洋模范中學(xué)讀了高三下學(xué)期。南洋模范中學(xué)是全國有名的中學(xué),高水平教師薪資很高,一些老師寧愿放棄交大講師,甚至是副教授的職位到南模任教,因此聚集了一批學(xué)術(shù)淵博的名師。比如當(dāng)時(shí)的物理老師就直接用英語授課,讓我們不僅學(xué)到了物理知識(shí),還提高了英語聽力水平,一舉兩得。我雖然只在南模讀了半年,卻深感受益匪淺。

這段時(shí)間我一心要考上好大學(xué),洗去落榜之恥,暫時(shí)不能回家時(shí)就在校認(rèn)真復(fù)習(xí)功課。第二次高考,我收到了交大、清華和浙大的錄取通知。

2 北上清華,與天文結(jié)緣

本來我是決心要上交大的,第一批南方新生已乘火車出發(fā),我還在等交大的報(bào)到日期。后來哥哥接到北大的錄取通知,他是一定要去北京的。這時(shí)候我做了一個(gè)重大改變,就是我也要去北京,上清華大學(xué)。其中一個(gè)重要原因就是交大是工業(yè)管理系錄取了我,而清華是機(jī)械系,可以免去轉(zhuǎn)系的麻煩。這個(gè)決定對(duì)我的人生軌跡是影響深遠(yuǎn)的。

于是我就參加了清華第二批南方新生的集體北上行列?;疖囘^長江需要專用渡輪,整個(gè)過程大概要兩個(gè)小時(shí)。在浦口等車時(shí),一個(gè)清華老生還用上海話給新生講天文知識(shí)。

一年級(jí)的課程都是基本課,我除了規(guī)定的幾門正課外,還慕名聽了華羅庚先生的數(shù)論課,甚至放棄機(jī)械系的木模課去聽物理系葉企孫先生的光學(xué)課。

當(dāng)時(shí)我對(duì)大學(xué)普通物理有個(gè)錯(cuò)誤概念,認(rèn)為和高中物理差不多,不大當(dāng)回事,結(jié)果第一學(xué)期小考沒有及格,到大考時(shí)有點(diǎn)急了,下功夫復(fù)習(xí)了一番,考了90多才把平均分扳回來。

清華物理系高年級(jí)學(xué)生自發(fā)組織了“天文學(xué)習(xí)會(huì)”,我也參加了,并且很認(rèn)真的聽報(bào)告,做讀書筆記,有時(shí)候也翻譯英文雜志上的文章,甚至還用父親的老花鏡和二哥的近視鏡做了個(gè)低倍率伽利略望遠(yuǎn)鏡。

二年級(jí)開始有了機(jī)械課的主要課程,后來又分了機(jī)械制造、汽車和熱工三個(gè)專業(yè),我選的機(jī)械制造。那時(shí)我開始有點(diǎn)鉆研意識(shí),自發(fā)到圖書館去找機(jī)械制造方面的雜志文章,還翻譯了一篇關(guān)于“無心磨床”的文章。

大學(xué)三年級(jí)時(shí),由于國家建設(shè)需要,要提前畢業(yè)。在畢業(yè)前,我看到報(bào)上消息,王大珩先生等人向政府建議成立儀器館,我想這個(gè)機(jī)構(gòu)很符合我的目標(biāo)。分配前,中科院到學(xué)校招人,當(dāng)時(shí)的思想教育主要還是服從分配,我抱著試一試的心態(tài)第一志愿填了儀器館,第二才是服從分配。后來正式公布,我被分到儀器館,只不過有點(diǎn)小遺憾,地點(diǎn)變成了長春,而不是之前了解的北京。

大學(xué)畢業(yè)時(shí)的潘君驊

二、蘇聯(lián)留學(xué)

分配到儀器館后,我們先在科學(xué)院本部學(xué)習(xí)了兩個(gè)月左右,期間繼續(xù)參加天文學(xué)習(xí)活動(dòng),參觀了泡子河古觀象臺(tái)的古代天文儀器,后來才到長春。儀器館在鐵北,相當(dāng)荒涼,只有三個(gè)研究室和一個(gè)試制車間。

我剛到時(shí)先是被分配到技校教書,包括代數(shù)和金工。備課很認(rèn)真,講到游標(biāo)卡尺時(shí),我為了更嚴(yán)密,還自己推導(dǎo)了數(shù)學(xué)表達(dá)式。后來被安排做沼氣檢定儀、氣體流量計(jì)等工作。當(dāng)時(shí)大量的科技文獻(xiàn)都是蘇聯(lián)的,學(xué)俄文是技術(shù)人員的必修課。1952年剛到儀器館不久,科學(xué)院就要求長春的單位組織突擊學(xué)習(xí)俄文。儀器館比較重視學(xué)術(shù)交流,東德蔡司廠的專家、英國的教授、美籍華人等都來作過報(bào)告。后來儀器館為了進(jìn)一步培養(yǎng)俄語人才,指定了包括我在內(nèi)的6個(gè)人脫產(chǎn)學(xué)習(xí),期間還到北京為國家的“十二年科學(xué)規(guī)劃”做了一段俄文翻譯。

1956年5月,我和同事接到所里通知,準(zhǔn)備去蘇聯(lián)學(xué)習(xí)。我有點(diǎn)受寵若驚,也有點(diǎn)壓力,工作已經(jīng)4年,不知道還能否適應(yīng)讀書生活。

我被派到蘇聯(lián)科學(xué)院的普爾科沃天文臺(tái),導(dǎo)師是馬克蘇托夫系統(tǒng)的發(fā)明人——馬克蘇托夫院士。他給我定了研究題目和要看的書,安排好了車間的實(shí)習(xí)內(nèi)容——磨一塊160毫米、F/6的拋物面鏡。

留學(xué)蘇聯(lián)時(shí)在光學(xué)工廠學(xué)習(xí)磨鏡片(右)

我學(xué)習(xí)上很努力,主要想的是至少不給國家丟臉。第一年研究生的四門課都得了5分滿分,工廠實(shí)習(xí)也很努力,磨玻璃得心應(yīng)手,老師評(píng)價(jià)我磨好的拋物面鏡“好得很”。

初到蘇聯(lián)的前一兩年,我住在郊外,感覺十分孤單,好在那時(shí)住城里的留學(xué)生都愿意到郊外玩,星期日經(jīng)常有熟人來。我也很樂意在國內(nèi)來人訪問時(shí)去做翻譯,陪他們?cè)L問蘇聯(lián)國家光學(xué)研究所和國家光學(xué)機(jī)械廠。

1957年蘇聯(lián)發(fā)射第一顆人造衛(wèi)星,普爾科沃天文臺(tái)也組織了人工觀測(cè),我出于新鮮也認(rèn)真地參加了觀測(cè),還獲得了天文臺(tái)發(fā)的積極觀測(cè)者證書和紀(jì)念章。

國內(nèi)天文界和蘇聯(lián)聯(lián)系多,到普爾科沃天文臺(tái)實(shí)習(xí)和訪問的人很多,很多蘇聯(lián)的天文學(xué)家也到過中國,對(duì)中國印象很好。比如做天體測(cè)量的一個(gè)教授非常關(guān)心中國留學(xué)生的學(xué)習(xí)以及生活,有一次把好幾個(gè)學(xué)生請(qǐng)到家里做客。

1956年留學(xué)生國慶獻(xiàn)禮,我和另一個(gè)實(shí)習(xí)生向老師提出要做一個(gè)200毫米口徑的天文照相物鏡,老師聽了很吃驚地說,“要做這樣一個(gè)光學(xué)鏡頭,這個(gè)小光學(xué)車間只怕全得交給你們了”。經(jīng)過幾次交涉,他也替我們著想,建議我們做一個(gè)馬克蘇托夫系統(tǒng),相對(duì)要簡單很多。這時(shí)紫金山天文臺(tái)的一個(gè)實(shí)習(xí)生正好過來,我們非常賣力,加班加點(diǎn),我3天內(nèi)搞出了光學(xué)設(shè)計(jì),他們2個(gè)人一個(gè)星期就磨好了鏡頭。

第二年起就進(jìn)入課題,導(dǎo)師給我的題目是“大望遠(yuǎn)鏡二次凸面鏡的檢測(cè)”。他的期望是對(duì)Hindle方法做一個(gè)全面計(jì)算和分析研究。

檢驗(yàn)凸面鏡最頭疼的是必須要有一束能包容被檢鏡的會(huì)聚光束,而這束會(huì)聚光束要由一個(gè)輔助的凹面鏡產(chǎn)生。我在做的過程中發(fā)現(xiàn),包容被檢鏡的會(huì)聚光束,最小的應(yīng)該是與它的法線重合的,只要讓這束光帶有和被檢鏡法線一樣的像差,就可以實(shí)現(xiàn)檢驗(yàn)光路。Hindle方法中會(huì)聚光線不和法線重合,因此它的輔助凹面鏡就較大。于是我就推導(dǎo)如何計(jì)算這個(gè)輔助凹面鏡的公式,實(shí)際上就是將反射檢驗(yàn)的補(bǔ)償原理用在凸面檢驗(yàn)中。公式分析和計(jì)算結(jié)果都表明,這個(gè)輔助凹面鏡必須是一個(gè)橢球面鏡,詳細(xì)計(jì)算得到的最佳尺寸是被檢鏡的1.5倍左右。而Hindle方法的輔助鏡是被檢鏡的2.2倍左右。當(dāng)然我這個(gè)方法有一個(gè)缺點(diǎn)就是輔助鏡是非球面,但老師認(rèn)為這個(gè)缺點(diǎn)問題不大,因?yàn)闄E球面鏡可以自檢,而且非球面度也不大,容易做,但對(duì)大口徑鏡面而言,縮小檢驗(yàn)鏡的口徑十分有利。這樣就找到了一個(gè)新的檢驗(yàn)方法,比Hindle方法有一點(diǎn)優(yōu)越性,論文重點(diǎn)也就移了位置。我用這個(gè)新的檢驗(yàn)方法檢驗(yàn)并磨出了天文臺(tái)正在做的PM700望遠(yuǎn)鏡的凸面鏡,既加強(qiáng)了自己的論文,也為臺(tái)上解決了一個(gè)不小的問題。

我把這個(gè)新的檢驗(yàn)方法寫成文章,先投到國內(nèi)的《天文學(xué)報(bào)》發(fā)表,想使國內(nèi)先受益。一個(gè)蘇聯(lián)女研究生知道后,叫我馬上寫成俄文在普爾科沃天文臺(tái)臺(tái)刊上發(fā)表。蘇聯(lián)研究生實(shí)習(xí)期間需要在所內(nèi)做一次學(xué)習(xí)報(bào)告,我就把已經(jīng)做好的和下一步要做的想法作為報(bào)告內(nèi)容講了一通,結(jié)果被評(píng)為優(yōu)秀,還獎(jiǎng)勵(lì)了一個(gè)月的研究生津貼。

老師說起我這個(gè)方法,指著自己說“我自己怎么就沒有想到呢?”。我心想,要是老師全都想到了,那學(xué)生還做什么?

后來我回國后,老師來信說城里的工廠按照我的方法加工、檢驗(yàn)了6米望遠(yuǎn)鏡的凸面副鏡,工廠里的人稱我的這個(gè)方法為“潘氏法”。

還有一次老師高高興興地來講他新近推導(dǎo)出的一個(gè)公式,是用于最后收斂馬克蘇托夫式光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的,是手工計(jì)算。我抱著學(xué)習(xí)的心態(tài)自己推導(dǎo)了一遍,結(jié)果發(fā)現(xiàn)有一點(diǎn)小錯(cuò)誤,就去和他說了。正好他在用這個(gè)公式時(shí),發(fā)現(xiàn)總不能一次到位,心里很不自在,后來用了我改正的公式,非常利索地一次解決問題。他很高興,表揚(yáng)了我,還對(duì)其他研究生說“你們只知道聽,聽過就算了,應(yīng)該像潘那樣……”,弄得我很不好意思。

1960年7月末,我順利通過了論文答辯,按時(shí)完成了四年學(xué)習(xí)任務(wù)。老師在我的畢業(yè)鑒定上寫道:“帶這樣的研究生感到一種愉快,一種滿足”??磥硭麑?duì)我這個(gè)學(xué)生還是滿意的。離開普爾科沃天文臺(tái)時(shí),他還到公交車站送我,和我貼面告別。

主持我畢業(yè)論文答辯的麥爾尼科夫院士在一次采訪中也對(duì)我的工作大加贊賞,通過塔斯社進(jìn)行了報(bào)道?;氐絿鴥?nèi)后,《中國青年報(bào)》和《北京日?qǐng)?bào)》還根據(jù)這篇報(bào)道專門刊登了一條關(guān)于我在蘇聯(lián)學(xué)習(xí)不錯(cuò),得到蘇聯(lián)好評(píng)的短消息。

三、科研生涯

1 參與150-1,建立大口徑光學(xué)儀器制造基礎(chǔ)

回到長春不久,受時(shí)局影響,加上本身性格原因,我的基本想法是要多做點(diǎn)技術(shù)工作。不知道是不是因?yàn)槲以谔K聯(lián)的研究課題屬于光學(xué)檢驗(yàn)的關(guān)系,我被分在光學(xué)室的檢驗(yàn)組,但沒有給具體的題目。

不久后,長春光機(jī)所開始接受靶場(chǎng)光學(xué)測(cè)試儀器研制工作,開始是仿瑞士的EOTS,后來所里對(duì)科研任務(wù)有了新的打算,要接更大的靶場(chǎng)儀器任務(wù),也就是150-1,我的主要工作也轉(zhuǎn)移到了150-1項(xiàng)目上。

參加150-1時(shí)接到的具體任務(wù)有兩個(gè),一是做王大珩先生提出的實(shí)驗(yàn),實(shí)測(cè)在一定的對(duì)空張角下,天空背景在地面的照度隨太陽不同夾角的變化。為此我專門做了一個(gè)木框架的紙管,用我自己的一個(gè)照相測(cè)光表測(cè)了數(shù)據(jù)。二是要我通盤考慮光機(jī)所做150-1,在光學(xué)技術(shù)方面還應(yīng)做哪些準(zhǔn)備。這件事涉及的問題多,因?yàn)楣鈾C(jī)所過去都是做小口徑的,200毫米的已經(jīng)是最大的了。我考慮主要問題有三個(gè):一是沒有磨大鏡子的機(jī)床,包括粗磨和拋光;二是沒有檢驗(yàn)大口徑光學(xué)部件和系統(tǒng)的方法;三是沒有檢驗(yàn)需要用的專門儀器。

我遇到的第一個(gè)具體問題是,所里科技處問我,為磨60厘米中間試驗(yàn)望遠(yuǎn)鏡而專門設(shè)計(jì)的、剛組裝起來的磨鏡機(jī),是不是能用來磨150主鏡?我實(shí)地看了這臺(tái)機(jī)器的試車情況,只覺得開動(dòng)起來就像開動(dòng)蒸汽機(jī)車,噪聲和振動(dòng)都很大,而磨光學(xué)元件最犯忌的就是磨鏡機(jī)本身的振動(dòng)。原來設(shè)計(jì)這臺(tái)機(jī)器的人自己不懂磨鏡子,他沒有用傳統(tǒng)的皮帶輪,而引入了新的無級(jí)變速機(jī)構(gòu),即兩個(gè)相互倒置的鋼錐體,外面套以鋼環(huán),靠摩擦傳動(dòng),用撥叉移動(dòng)鋼環(huán)就可以實(shí)現(xiàn)無級(jí)變速。而皮帶輪可以吸收掉齒輪減速機(jī)構(gòu)帶來的振動(dòng),這個(gè)鋼輪無極變速反而自身產(chǎn)生了極大的振動(dòng)??萍继幰抑苯酉蛩I(lǐng)導(dǎo)匯報(bào),所領(lǐng)導(dǎo)聽完后立即放下手頭工作,親自到現(xiàn)場(chǎng)看??春罅⒖瘫硎就馕业囊庖?,還要我提出另做機(jī)器的設(shè)計(jì)方案。我根據(jù)在蘇聯(lián)和國內(nèi)紫金山天文臺(tái)看到的機(jī)器,提出了設(shè)計(jì)方案,最大可以磨直徑800毫米。

所里也有人在研究刀口檢驗(yàn),并做了一臺(tái)很笨重的刀口儀放在實(shí)驗(yàn)室,但無法實(shí)用化。刀口儀的關(guān)鍵在其頭部,一定要本身很輕巧,便于隨時(shí)挪動(dòng),基座不能也不需要大而厚重,不能要求待檢件去湊近儀器,所里設(shè)計(jì)的恰恰違反了這點(diǎn)。于是我根據(jù)蘇聯(lián)刀口儀的記憶,提出了設(shè)計(jì)方案,做了好幾臺(tái)。后來天津光學(xué)儀器廠問光機(jī)所要了圖紙去,略加修改變成他們的產(chǎn)品,生產(chǎn)了一大批。使用刀口儀,根據(jù)陰影圖判斷待檢對(duì)象好壞,不是任何人稍微學(xué)學(xué)就能會(huì),而是要有一個(gè)學(xué)習(xí)和熟練的過程的。所里要我對(duì)光學(xué)車間和裝校車間的一部分人員做系統(tǒng)培訓(xùn),我就先寫出講義,再專門講了幾次。

150-1的光學(xué)部件中,它的前端保護(hù)窗的磨制是一個(gè)難題,直徑有630毫米,厚度只有30毫米。雖然只是保護(hù)窗,但光學(xué)質(zhì)量要求同樣很高。對(duì)它的平面,只能采用Commom法檢驗(yàn),就是要有一個(gè)長半徑標(biāo)準(zhǔn)球面鏡。為此我先花了很長時(shí)間和工人一起磨了一個(gè)曲率半徑12米的標(biāo)準(zhǔn)球面鏡,為了使這塊保護(hù)窗從機(jī)器上取下時(shí)不變形動(dòng)足了腦筋。兩個(gè)表面分別磨好后,還要做一個(gè)透過檢驗(yàn),這要求有一束大口徑平行光,但大口徑平行光管還沒有,我就考慮能否利用那個(gè)標(biāo)準(zhǔn)球面鏡,在小角度的匯聚光束里檢驗(yàn),通過簡單的光學(xué)計(jì)算,表明引入的球差很小,完全可以忽略,這樣我對(duì)這塊保護(hù)窗的光學(xué)質(zhì)量就完全可以控制了。

150-1進(jìn)入裝校程序后,科技處要我考慮光學(xué)系統(tǒng)的最后檢測(cè)問題。對(duì)這樣的口徑不算太大的系統(tǒng),一臺(tái)大口徑平行光管是必不可少的??萍继幵谖业慕ㄗh下,決定做一個(gè)口徑700毫米的大平行光管以及一塊標(biāo)準(zhǔn)球面鏡。平行光管的主鏡是球面鏡,焦點(diǎn)前加兩片改正鏡,這樣的設(shè)計(jì)磨制周期最短。這個(gè)平行光管在裝校車間發(fā)揮了很大作用,2005年,我有一次回長光所到裝校車間參觀,看到還在用。我堅(jiān)持要做標(biāo)準(zhǔn)球面鏡、標(biāo)準(zhǔn)平面鏡和大平行光管的思想,是在蘇聯(lián)時(shí)老師馬克蘇托夫反復(fù)講過而形成的。

2 主持216工作

1959年,紫金山天文臺(tái)提出自主研制2米級(jí)大望遠(yuǎn)鏡。為了世界排名可以在前5名以內(nèi),定下的通光孔徑是2.16米,并組織南京工學(xué)院機(jī)械系師生,以蘇聯(lián)正在研制的2.6米望遠(yuǎn)鏡為藍(lán)本,很快完成了設(shè)計(jì)。后來牽頭單位轉(zhuǎn)到長春光機(jī)所,所里帶了一套藍(lán)圖到蘇聯(lián),要我聯(lián)系2.6米望遠(yuǎn)鏡的機(jī)械設(shè)計(jì)負(fù)責(zé)人,請(qǐng)他提提意見。蘇聯(lián)2.6米望遠(yuǎn)鏡的總設(shè)計(jì)是亞米尼亞人,在普爾科沃天文臺(tái)兼職,每周四到天文臺(tái)來。我通過天文臺(tái)和他聯(lián)系好,把全套圖紙給他看,他看后認(rèn)為圖紙上問題太多,沒法一一指出,但從機(jī)械設(shè)計(jì)的角度提了一些意見。后來圖紙放在我在蘇聯(lián)的辦公室里,都沒有帶回去。

2.16米望遠(yuǎn)鏡因?yàn)榻?jīng)濟(jì)困難暫時(shí)下馬,改為先做60厘米的“中間試驗(yàn)望遠(yuǎn)鏡”,為做2.16米主鏡向蘇聯(lián)訂購的鏡坯不久后運(yùn)到了光機(jī)所。150-1任務(wù)開始后,長春光機(jī)所決定放棄做2.16米望遠(yuǎn)鏡的牽頭單位,將60厘米望遠(yuǎn)鏡和一批技術(shù)人員分到西安光機(jī)所,由龔祖同先生負(fù)責(zé)。還有幾個(gè)原機(jī)械所的,已接觸60厘米中試望遠(yuǎn)鏡的技術(shù)人員則直接去了南京天文儀器廠。

1975年,216工作重新啟動(dòng),經(jīng)王大珩先生推薦,我以出差方式參加,而且當(dāng)了技術(shù)組長。從1976年到1980年,我出差到南京的時(shí)間很多。那里條件很差,住在天儀廠的招待所,吃食堂,有段時(shí)間甚至就住在食堂前的一排平屋內(nèi)。一方面我是想調(diào)回南方,另一方面也是喜歡天文望遠(yuǎn)鏡,所以一直堅(jiān)持了下來。

1980年,我正式調(diào)到南京。我介入的時(shí)候總體方案已經(jīng)經(jīng)過開會(huì)確定,不需要我考慮總體方案的問題,也根本不可能再改方案,幾個(gè)大件的加工已和上海的廠家談簽合同,所以如何進(jìn)入角色是個(gè)問題。我立定的主意是只有排除一切干擾,踏踏實(shí)實(shí)做好工作一條路。我全面考慮之后覺得應(yīng)該從看圖紙著手,一是看設(shè)計(jì)上有沒有原則錯(cuò)誤,二是看各部分之間有沒有矛盾。

看過圖紙后,感覺問題最大的是“中間塊”的重量太重,達(dá)到9噸,鋼板沒有必要用20毫米厚,但具體設(shè)計(jì)人員堅(jiān)持不同意減薄。其次是赤緯軸的剛度不夠,以致其彎沉導(dǎo)致的光軸指向精度達(dá)不到要求。而這兩者又是有關(guān)聯(lián)的,如果中間塊減輕,緯軸變形也就小了。

當(dāng)時(shí)管理上還是計(jì)劃經(jīng)濟(jì)年代的模式,院機(jī)關(guān)組織了“八大件”的設(shè)計(jì)審查會(huì),還專門針對(duì)中間塊的設(shè)計(jì)開了一次會(huì),請(qǐng)了力學(xué)所的一位研究員做力學(xué)計(jì)算。他也覺得原設(shè)計(jì)過重,當(dāng)時(shí)還沒有有限元分析軟件,他用材料力學(xué)的解析公式做了計(jì)算,建議將中間塊的內(nèi)層改為10毫米厚的鋼板。在此基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)者才同意將內(nèi)層鋼板由20毫米改為10毫米,于是中間塊的重量也由9噸降到了6噸。緯軸方面也盡量縮短緯軸的長度,加上中間塊的減輕,緯軸的變形也就達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)。

原設(shè)計(jì)的主鏡罩是十幾片的花瓣?duì)铋_合機(jī)構(gòu),但局部組裝試驗(yàn)時(shí),開啟后閉合時(shí),有的葉片總是不能按序動(dòng)作,因而沒法用,多次修改也不能解決,設(shè)計(jì)者也很無奈。1980年我去澳大利亞考察時(shí),看到他們2.2米望遠(yuǎn)鏡的主鏡罩是對(duì)開門式,外觀上雖然不及花瓣式好看,但動(dòng)作很可靠。因此我建議改為對(duì)開門的方式,設(shè)計(jì)者接受了這個(gè)意見,很快解決了問題。

主鏡室設(shè)計(jì)負(fù)責(zé)人因?yàn)槟挲g問題,突然提出要退出216技術(shù)工作,因?yàn)閳D紙已經(jīng)下到車間準(zhǔn)備開始加工,部分大件已經(jīng)鑄出了,暫時(shí)找不到合適的人接替工作,這個(gè)難題便又落到了我的頭上。我找人協(xié)助,技術(shù)上仍然是我負(fù)責(zé),從仔細(xì)檢查零件圖著手,也發(fā)現(xiàn)了一些圖紙?jiān)O(shè)計(jì)上的錯(cuò)誤。

主鏡的中間孔要和機(jī)械軸的球形面精密配合,但主鏡中間孔加工時(shí)沒有到位,有錐度,導(dǎo)致球頭裝到一半就進(jìn)不去了。有些人主張要修球頭,但這樣一來主鏡孔和球頭的軸向位置就固定了,沒有一點(diǎn)點(diǎn)調(diào)整的余地。我力主修主鏡孔,并設(shè)計(jì)了研磨工具,利用大車間的行車,通過彈簧吊起工具,非常平穩(wěn)地研磨好了中孔,順利解決了問題。

主鏡坯最初選的是1959年從蘇聯(lián)進(jìn)口的玻璃鏡坯,熱膨脹系數(shù)比普通玻璃低,但不及微晶玻璃,而且由于是分層澆成,有明顯接合面,內(nèi)部雜質(zhì)也比較多,表面有幾處硬度不均勻,下手再修難度很大。后來上海新滬玻璃廠為216研制的微晶玻璃也有了一塊合格的,于是就著手開始加工。本來一切都做得很好,到了要將鏡坯翻身,精密加工面形時(shí),出了驚天事故。由于廠里管理制度不完善,承包加工的人采用的吊裝鋼絲過細(xì),不小心把大玻璃打碎了。收到消息時(shí),我正準(zhǔn)備去機(jī)場(chǎng)到武漢參加一個(gè)激光應(yīng)用研討會(huì),當(dāng)場(chǎng)驚呆了,立刻退掉機(jī)票。后來才了解到,工作人員用的鋼絲直徑是10毫米,他只簡單計(jì)算了垂直狀態(tài)鋼絲繩的拉伸強(qiáng)度,而實(shí)際情況是繩的兩端對(duì)吊點(diǎn)的張角非常大,受的拉伸力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于垂直狀態(tài)。更嚴(yán)重的是在吊鉤下用夾子把鋼絲繩夾了起來,對(duì)鋼絲繩產(chǎn)生了很大的剪切力,等于一把剪刀在剪拉緊的棉花繩,這個(gè)狀態(tài)哪有不斷之理。這塊玻璃打碎后,216望遠(yuǎn)鏡只能用那塊不太好的蘇聯(lián)玻璃,由于表面層硬度不均勻,只能加手修,造成一些高頻誤差,影響了光能集中度指標(biāo)。

到了要考慮望遠(yuǎn)鏡在南京廠里初裝時(shí),首要問題就是裝配場(chǎng)地。北京天文臺(tái)的意見很明確,就是在廠里要能看到星,按常規(guī)思維就要建一個(gè)能打開屋頂?shù)难b配車間,需要新建。廠里向中科院打報(bào)告,從長遠(yuǎn)考慮,計(jì)劃建一個(gè)能裝5米級(jí)望遠(yuǎn)鏡的裝配車間。科學(xué)院也同意了,廠里在四大件車間對(duì)面空地上也挖好了預(yù)備豎車間基柱的好幾個(gè)水泥沉坑。但后來科學(xué)院一時(shí)拿不出錢,說要等等,這就很被動(dòng)了,難道216也要停下來等?有人建議我起草寫報(bào)告給中科院,說明建裝配車間的緊迫性。我考慮還是得積極想辦法,我原來意見是在四大件的車間里裝,為了能進(jìn)行觀星,先將屋頂?shù)囊徊糠指脑斐苫顒?dòng)的。但廠里很多人,包括基建部門都反對(duì),主要是怎么防雨漏的問題,這也確實(shí)是很困難的事。我又仔細(xì)看了四大件車間的圖紙,上面有詳細(xì)尺寸,再對(duì)照我畫的216總裝圖,發(fā)現(xiàn)四大件車間有一排采光玻璃窗,有可能通過它來觀察天空,于是做了具體設(shè)計(jì),算出在我們將要觀察的月、日和晚上時(shí)段,通過天窗能看到的天區(qū),再從星圖上找,有沒有可供拍照的較亮的星,并專門寫了一個(gè)報(bào)告,說明利用四大件車間裝調(diào)216望遠(yuǎn)鏡的可能性。

望遠(yuǎn)鏡機(jī)械零件基本加工好之后,就要考慮部套組裝,我在長春時(shí)弄過經(jīng)緯儀,雖然尺寸小很多,但基本原理是一樣。我在思索一番后,分了六七個(gè)步驟,做了書面準(zhǔn)備,給廠里檢驗(yàn)組的人講了幾次。極軸在大車間吊到基墩上時(shí),也發(fā)生了驚險(xiǎn)的一幕,因?yàn)榈跹b動(dòng)作很大,風(fēng)險(xiǎn)也很大。極軸放在車間比較中間的位置,而行車在靠邊墻的地方。在行車未到極軸正上方時(shí),指揮吊裝人員就指揮起吊,結(jié)果行車一邊自己在滑行,極軸也被拖著往邊上移動(dòng),這就相當(dāng)危險(xiǎn)了,幾十噸重的大軸碰到任何東西都是事故。我看情況不對(duì),立刻叫停,并叫司機(jī)利用行車剎車一點(diǎn)點(diǎn)的讓行車自行滑到大軸正上方,然后慢慢起吊,解決了危機(jī)。

216望遠(yuǎn)鏡在大車間架起來之后要做的第一步是調(diào)好光軸和找到焦點(diǎn),第二步是測(cè)試指向精度,第三步是拍照看星像質(zhì)量。在廠里主要是測(cè)指向精度的重復(fù)性。主鏡沒有條件鍍鋁,只能化學(xué)鍍銀,銀層很快氧化,反射率立刻就降到30%以下。所以第一次找星、找焦點(diǎn)位置相當(dāng)困難。幸好我有調(diào)光學(xué)系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn),還有事前計(jì)算很準(zhǔn),晚上天黑后在能觀察的天區(qū)有一顆三等星,比較亮,容易找。調(diào)好之后進(jìn)行拍照,短時(shí)間曝光,放到視場(chǎng)中間得到星像很圓,沒有彗差,說明光學(xué)系統(tǒng)裝調(diào)沒有問題。至此216望遠(yuǎn)鏡在廠內(nèi)的調(diào)試基本完成。

望遠(yuǎn)鏡運(yùn)到興隆山上后,拆箱、進(jìn)入圓頂室、吊入觀測(cè)層、初裝等工作都很不容易,還好沒有出大的問題。接下來到裝光學(xué)件和調(diào)光學(xué)系統(tǒng)的時(shí)候,負(fù)責(zé)人到合肥學(xué)英文,但北臺(tái)和法國人的國際聯(lián)測(cè)計(jì)劃早已排好日期工作,不能等他學(xué)完再做,我又不得不擔(dān)起責(zé)任。好在這時(shí)大家配合很好。調(diào)光軸時(shí)發(fā)生了一個(gè)問題,就是軸上有點(diǎn)彗差,總是去不掉。時(shí)間節(jié)點(diǎn)到了,北臺(tái)說這次是光譜觀測(cè),剩點(diǎn)彗差關(guān)系不大,結(jié)果216是帶病開始工作的。幾天的觀測(cè)工作結(jié)束后,繼續(xù)調(diào)試,后來發(fā)現(xiàn)望遠(yuǎn)鏡上有一根上桁架底部的一塊墊板是楔形的,即有方向的,改正后軸上彗差立刻就消失了。之后望遠(yuǎn)鏡又做了一次仔細(xì)精調(diào),在鉗工的協(xié)助下,我將主鏡背后的18個(gè)獨(dú)立支承系統(tǒng)調(diào)到了理想狀態(tài)。

1989年12月末,北臺(tái)舉辦了216望遠(yuǎn)鏡落成典禮,周光召院長、王大珩先生等都參加了,可惜對(duì)216工作付出極大心血的龔祖同先生已去世,未能親眼見證它的誕生。

2.16米望遠(yuǎn)鏡落成后與研究人員在圓頂室內(nèi)合影

216望遠(yuǎn)鏡運(yùn)轉(zhuǎn)了幾年后,進(jìn)行成果鑒定。鑒定會(huì)上王大珩先生對(duì)項(xiàng)目評(píng)價(jià)很高,他認(rèn)為216望遠(yuǎn)鏡好比光學(xué)界的長江大橋,鑒定會(huì)之后可以申報(bào)國家科技獎(jiǎng)。后來寫材料、去北京答辯,在答辯會(huì)上很輕松地得到了一等獎(jiǎng)。

3 推進(jìn)非球面光學(xué)技術(shù)應(yīng)用

我從蘇聯(lián)剛回來,就遇到非球面加工技術(shù)問題,當(dāng)時(shí)所里正在做紅外分光光度計(jì),其中有兩個(gè)不大的非球面鏡,大約70-80毫米,一個(gè)是離軸拋物面鏡,一個(gè)是較深的橢球面鏡,他們始終磨不好,儀器性能達(dá)不到指標(biāo)。我介入后發(fā)現(xiàn)原來是加工方法和檢測(cè)方法都不對(duì)。他們根據(jù)拋物面體數(shù)學(xué)上的一個(gè)特性,即任何平行于該拋物面子午面的平面和該拋物面的相關(guān)曲線,與原拋物面的子午曲線完全一樣。這樣理論上就可以用一塊零厚度的刮板,平行于子午面來回平移,就自然刮出一個(gè)拋物面。但實(shí)際上刮板不能沒有厚度,這就引入了誤差。在檢驗(yàn)方法上,他們做了一片凸的拋物面金屬刀口樣板去看縫隙,再靠人工修凸出部。說穿了就是用機(jī)械方法來做光學(xué)鏡面,先做了一個(gè)200毫米口徑的平行光管,因?yàn)殡x軸拋物面的線拋物面小于200毫米。那個(gè)橢球面,相對(duì)口徑比較大,檢驗(yàn)時(shí)需要一個(gè)大角度點(diǎn)光源,我提出方案,請(qǐng)光學(xué)檢驗(yàn)組設(shè)計(jì)了一個(gè)廣角光源,設(shè)計(jì)上它發(fā)出的光張角為180度,這樣就順利地解決了橢球面的檢驗(yàn)問題。在誤差尚大,還不能進(jìn)行刀口檢驗(yàn)時(shí),我提出做幾塊頻率不同的線條板,進(jìn)行目視朗奇檢驗(yàn)。這樣就順利解決了這兩塊非球面的光學(xué)工藝,使紅外分光光度計(jì)能達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)。

解決非球面光學(xué)加工工藝后,我又陸續(xù)將非球面技術(shù)應(yīng)用到微光管、空間相機(jī)、車載大口徑光學(xué)設(shè)備、輪胎面光學(xué)元件制造、天文望遠(yuǎn)鏡等多個(gè)項(xiàng)目與技術(shù)領(lǐng)域,取得了不錯(cuò)的應(yīng)用效果。

微光管做出來后,最初用的是一個(gè)全球面的大相對(duì)孔徑Bouwers同心系統(tǒng)。我在蘇聯(lián)時(shí)就知道這個(gè)系統(tǒng)有很大的帶球差,非常影響分辨率,于是提出應(yīng)該在入瞳處加一塊非球面校正板,光學(xué)上和機(jī)械上都不需要改動(dòng)原有結(jié)構(gòu)。做成后效果很明顯,測(cè)試時(shí)效果比沒有時(shí)要清楚得多。后來不知道通過什么渠道,鏡頭轉(zhuǎn)到南京的華東光學(xué)儀器廠生產(chǎn),他們?yōu)榱俗鲞@塊校正板,還專程到長春來找我?guī)退麄兘鉀Q非球面制造問題。

在做216望遠(yuǎn)鏡同時(shí),我也參與921-1任務(wù)中是否采用非球面的討論。經(jīng)過長達(dá)一年多的討論,最終921任務(wù)的光學(xué)系統(tǒng)還是決定采用非球面。此外空間監(jiān)視敵方遠(yuǎn)程導(dǎo)彈的紅外預(yù)警系統(tǒng),需要有較大的視場(chǎng),我查了一些資料,看到有報(bào)道美國的類似衛(wèi)星,采用三反射鏡系統(tǒng),但還沒有設(shè)計(jì)三反射鏡系統(tǒng)時(shí)解初始結(jié)構(gòu)的方法,于是我就在二鏡系統(tǒng)的基礎(chǔ)上,推導(dǎo)出了解三鏡系統(tǒng)的公式。

車載大口徑光學(xué)設(shè)備方面,解放軍某部需要一種車載戰(zhàn)場(chǎng)偵察設(shè)備,口徑比較大,白天夜間兩個(gè)鏡頭,攝取圖像后傳給后方指揮部。開始問天儀廠時(shí),被搞光學(xué)設(shè)計(jì)的人一口回絕。后來找到我,我分析了他們提出的要求,認(rèn)為完全可以用非球面系統(tǒng)解決,就接下了這個(gè)任務(wù),一共做了二十幾套。

輪胎面光學(xué)元件主要是給合肥中科大同步輻射實(shí)驗(yàn)室做的,當(dāng)時(shí)他們需要幾個(gè)輪胎面光學(xué)件,只給出兩個(gè)方向的曲率半徑,二者相差懸殊,子午面曲率半徑以米計(jì),而弧矢面的曲率半徑只有幾十毫米,我以前也沒有碰到過,初步了解后同意考慮一下。我先分析了這種面形的光學(xué)-幾何學(xué)問題,認(rèn)識(shí)到如果只給出兩個(gè)方向的曲率半徑,真實(shí)的表面可以有三種不同形式,并推導(dǎo)出了相應(yīng)的表達(dá)式,我采用了其中易于光學(xué)檢驗(yàn)的一種,即旋轉(zhuǎn)橢球面的短軸頂點(diǎn)區(qū)。從工作嚴(yán)謹(jǐn)出發(fā),我又找人實(shí)際計(jì)算了光束成像后的像斑是否符合用戶要求。這個(gè)計(jì)算很麻煩,沒有現(xiàn)成程序。做時(shí)還要解決如何細(xì)磨成形問題。我先加工一根金屬圓柱體,其直徑是弧矢曲率半徑的兩倍,然后切割出略大于所要光學(xué)面的一片,以加力使之變形的方法,產(chǎn)生子午曲率半徑,作為研磨工具,實(shí)踐證明這套辦法很成功。

1993年,我在南京天文儀器研制中心退休后,仍然繼續(xù)從事科研工作。2000年以退休身份受聘蘇州大學(xué),到剛剛成立的蘇州現(xiàn)代光學(xué)技術(shù)研究所工作,承擔(dān)的一些橫向課題也都轉(zhuǎn)到蘇州大學(xué)。期間為南京紫金山天文臺(tái)解決了他們1.2米近地小行星課題的一個(gè)技術(shù)困難,就是1米施密特非球面改正板的制造。因?yàn)檫@時(shí)我在南京天儀中心為上海技物所做的1米平行光管還未交貨,正好可以派上用場(chǎng),解決了他們課題可能被終止的危機(jī)。這臺(tái)望遠(yuǎn)鏡是我國當(dāng)時(shí)光學(xué)成像巡天領(lǐng)域里探測(cè)能力最強(qiáng)的望遠(yuǎn)鏡之一,就是用它發(fā)現(xiàn)了編號(hào)為216331號(hào)小行星,后經(jīng)國際小行星命名委員會(huì)批準(zhǔn),紫金山天文臺(tái)用我的名字將之命名為“潘君驊星”。

上述這些非球面相關(guān)的工作都有一定的開創(chuàng)性,完成以后應(yīng)該寫出文章。例如:非球面三鏡系統(tǒng)的消像差理論、非球面二鏡偏軸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理論、輪胎面的加工檢驗(yàn)方法、單件加工離軸拋物面鏡等。在老伴的積極鼓勵(lì)下,我將這些內(nèi)容整理寫了《光學(xué)非球面的設(shè)計(jì)、加工和檢驗(yàn)》一書,1994年由科學(xué)出版社出版。這本書很受本專業(yè)的人歡迎,有幾位年輕人對(duì)我說這本書對(duì)他們的幫助很大。

我本身是學(xué)機(jī)械出身,但成果更多的體現(xiàn)在光學(xué)方面,這與我對(duì)天文的愛好是密不可分的。從大學(xué)的天文學(xué)習(xí)會(huì),留學(xué)蘇聯(lián)的自制望遠(yuǎn)鏡,再到后來的150-1、216等,包括非球面技術(shù)的推廣應(yīng)用,對(duì)天文光學(xué)的愛好與我的工作相伴一生。因?yàn)閻酆?,我才肯不斷地去用心鉆研,在鉆研的過程中,從機(jī)械到光學(xué)設(shè)計(jì)、加工檢測(cè),逐步涉及到光學(xué)儀器的方方面面;因?yàn)閻酆?,我才能心無旁騖地專心做好每一件事情,把所有的時(shí)間都用在學(xué)習(xí)、研究上;因?yàn)閻酆?,我特別喜歡獨(dú)立自主的干好每一件事,在實(shí)踐中磨礪真知;因?yàn)閻酆?,我更加享受解決問題的樂趣,而不會(huì)過分計(jì)較個(gè)人得失;因?yàn)閻酆茫乙哺鼧酚诜窒砦宜莆盏闹R(shí)、技術(shù),甚至是所謂“絕活”,讓技術(shù)造福更多的人。也希望現(xiàn)在及未來的科研工作者都找到自己真正喜歡、愿意為之努力奮斗的興趣所在,并取得更加優(yōu)異的成績。

在實(shí)驗(yàn)室指導(dǎo)學(xué)生

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