四大光機(jī)所是我國光學(xué)事業(yè)的發(fā)源地，也是最早的光學(xué)體系根基。他們像母親河一樣，源源不斷地向全國各地輸送著光學(xué)人才。在四大光機(jī)所里，有很多有趣的人和事，正是他們的努力，奠基了我國光學(xué)事業(yè)的如今蓬勃發(fā)展。我們將從祖國的西邊開始探尋。本期，讓我們一起走近中國科學(xué)院西光所首任所長龔祖同院士。
我是一個科技工作者，一生求學(xué)科研，耳聞目睹，在我心靈中形成這種觀念：年壽有時而盡，榮樂止乎其身，唯有科學(xué)技術(shù)是建國的大事，不朽的盛業(yè)。
——摘自龔祖同1979年1月《入黨志愿書》
1984年8月，龔祖同審查設(shè)計方案
西渡東歸：所學(xué)所研專業(yè)為國所需所用
龔祖同，1904年11月10日生于上海市川沙縣一個小學(xué)教師家庭。幼年隨父親上小學(xué)常過黃浦江，看到滿江都是外國輪船，心里很難過，總想著哪一天江上的船能飄揚(yáng)中國國旗。此時的他已在幼小的心靈里埋下了科學(xué)救國、實(shí)業(yè)興國的種子。1926年龔祖同考入清華大學(xué)物理系，帶著母親以土地作抵押借來的錢和科學(xué)救國的強(qiáng)烈愿望邁入清華園。1930年，他以優(yōu)異成績畢業(yè)，留校任教。1932年進(jìn)清華大學(xué)研究生院，師從我國實(shí)驗(yàn)核物理先驅(qū)趙忠堯。
1930年，趙忠堯完成實(shí)驗(yàn)的結(jié)論震驚了當(dāng)時的物理界，在人類歷史上，第一次觀測到正電子，后來的實(shí)驗(yàn)更讓他成為世界上首次發(fā)現(xiàn)反物質(zhì)的物理學(xué)家。
1932年到1934年，龔祖同作為趙忠堯的研究生，對二次γ輻射做了深入研究，發(fā)表了《伴隨硬γ射線反常吸收的二次γ輻射的波長》和《趙忠堯、龔祖同致Nature雜志》，對趙忠堯發(fā)現(xiàn)伴隨硬γ射線反常吸收的二次γ輻射之后國際學(xué)術(shù)界在理論上所做的不同推測和解釋做了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，并指出Thcγ射線的瑞利散射并不存在。
正當(dāng)龔祖同在實(shí)驗(yàn)核物理的前沿取得初步成績并滿懷信心開拓前進(jìn)時，祖國的需要改變了龔祖同的科學(xué)生涯。
“九一八”事變后，戰(zhàn)爭的烏云籠罩華北。時任清華大學(xué)物理系主任的葉企孫，看到對軍事極為重要的應(yīng)用光學(xué)國內(nèi)尚屬一片空白，十分焦急。1934年，留美公費(fèi)考試中恰好有一名應(yīng)用光學(xué)名額，他決定動員刻苦鉆研并初露鋒芒的龔祖同去報考。他對龔祖同說，應(yīng)用光學(xué)在國防上很重要，我國還是空白，留美公費(fèi)考試中有一個應(yīng)用光學(xué)名額，望能報考。
“是空白，我就去填補(bǔ)?！饼徸嫱闳唤邮芰诉@個決定他一生專業(yè)方向的提議，被錄取為美國羅徹斯特大學(xué)應(yīng)用光學(xué)直讀博士學(xué)位的公費(fèi)生。但后來，導(dǎo)師趙忠堯指出，德國光學(xué)在世界上領(lǐng)先，不一定去美國。龔祖同接受了這個建議，于1934年夏，經(jīng)西伯利亞去德國柏林技術(shù)大學(xué)（現(xiàn)稱柏林工業(yè)大學(xué)），開始了他研究應(yīng)用光學(xué)的生涯。
1936年，龔祖同以 “優(yōu)秀畢業(yè)生”的榮譽(yù)自該校畢業(yè)并獲特準(zhǔn)工程師稱號，隨即在應(yīng)用光學(xué)專家F·維多特教授的指導(dǎo)下從事工程博士學(xué)位的論文工作，題目是“光學(xué)系統(tǒng)高級球差的研究”。這項研究的意義在于開始了我國高級像差的研究，并為把光學(xué)設(shè)計引入我國奠定了基礎(chǔ)。
1937年底，他博士論文完成且行將答辯。這時抗日戰(zhàn)爭全面爆發(fā)，國內(nèi)要他盡快回國籌建軍用光學(xué)儀器工廠。1938年初，他放棄獲得博士學(xué)位的機(jī)會，毅然回國，投身抗日戰(zhàn)爭，參加我國第一個光學(xué)工廠——昆明兵工署22廠，也稱為昆明光學(xué)儀器廠的組建工作，決心為前線將士制造一批雙目望遠(yuǎn)鏡。
開創(chuàng)眾多第一：為中國應(yīng)用光學(xué)領(lǐng)域
第一批軍用望遠(yuǎn)鏡。龔祖同采用德國的設(shè)計技術(shù)，使用當(dāng)時國內(nèi)僅能找到的一臺電動計算機(jī)，很快完成了制造雙目望遠(yuǎn)鏡的光學(xué)設(shè)計的第一關(guān)，在克服日本侵略帶來的物質(zhì)條件上的種種困難后，僅用了半年多時間就制造出了中國第一批軍用雙目望遠(yuǎn)鏡，有力地支援了抗日戰(zhàn)爭。龔祖同的這項工作不僅實(shí)踐了他科學(xué)救國的理想，也與當(dāng)時遷到昆明的北平研究院物理研究所的嚴(yán)濟(jì)慈、錢臨照等試制顯微鏡的工作一起，開創(chuàng)了中國近代光學(xué)設(shè)計與光學(xué)儀器制造的歷史。
在完成雙目望遠(yuǎn)鏡的試制、生產(chǎn)后，他又試制了機(jī)槍瞄準(zhǔn)鏡，參與試制了倒影測遠(yuǎn)機(jī)。
第一架紅外夜視儀。1958年，依據(jù)新中國的國防安全急需，龔祖同指導(dǎo)研究生王乃弘試制成功中國第一只紅外變像管并制成了中國第一架紅外夜視儀，隨后推廣至云南光學(xué)儀器廠，武裝了火炮及重機(jī)槍。1960年又試制成功使用多堿陰極的可見光靜電聚焦三級串聯(lián)像增強(qiáng)器，用于被動式微光夜視，即一種無需照明、僅依靠微弱的月光及星光觀察的夜視技術(shù)。這開創(chuàng)了中國的夜視技術(shù)的歷史，為我國微光夜視技術(shù)的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。
1958-1960年，龔祖同主持研制成我國第一臺透射式電子顯微鏡。
另外，1960年，龔祖同擔(dān)任研制2.16米天文望遠(yuǎn)鏡的技術(shù)負(fù)責(zé)人。隨后為其中間試驗(yàn)品60 cm望遠(yuǎn)鏡的設(shè)計、加工、裝調(diào)奔波。由于“文化大革命”的影響，這項工作拖延了17年。由于龔祖同促進(jìn)修改，最終于1976年成為一臺有用的望遠(yuǎn)鏡。這項工作為制造中國的天文望遠(yuǎn)鏡培養(yǎng)了一批專業(yè)人才。西光所原科研處長陳中仁研究員追憶講述，“遺憾的是，當(dāng)2.16米天文望遠(yuǎn)鏡于1989年矗立在河北省興隆縣山上開始探索宇宙的奧秘時，龔祖同已經(jīng)與世長辭?！?
熔煉出中國第一爐光學(xué)玻璃。龔祖同深知，不能生產(chǎn)光學(xué)玻璃，光學(xué)工業(yè)難為無米之炊。依靠進(jìn)口玻璃，中國的光學(xué)工業(yè)不可能真正獨(dú)立。因此，從依靠進(jìn)口光學(xué)玻璃制成軍用雙目望遠(yuǎn)鏡起，自行生產(chǎn)光學(xué)玻璃就成了他魂牽夢繞的目標(biāo)。
1939年冬，龔祖同用自己公費(fèi)留學(xué)節(jié)省下來的400英鎊及同學(xué)的資助，于1940年初開始在上海小規(guī)模試制光學(xué)玻璃。由于重慶國民政府設(shè)法營救，龔祖同得以喬裝逃出上海，返回昆明。第一次試制光學(xué)玻璃失敗。
1942年，他到貴陽紅巖沖建造簡易廠房，開始試制光學(xué)玻璃。但在日本投降后，當(dāng)局者認(rèn)為光學(xué)玻璃可以從美國進(jìn)口，自己不值得搞，因而撤銷了貴陽試制廠。龔祖同第二次試制光學(xué)玻璃宣告失敗。
1945年10月至1948年 ，龔祖同千方百計利用各種資源和機(jī)會，輾轉(zhuǎn)南北各地，分別在秦皇島耀華玻璃廠、上海耀華公司試制光學(xué)玻璃。而這第三次試制光學(xué)玻璃的愿望又成了泡影。幸運(yùn)的是，他在上海耀華廠認(rèn)識了在英國獲得博士學(xué)位回國的王大珩。
中華人民共和國成立后，王大珩任中國科學(xué)院長春儀器館館長。1950年，王大珩從東北人民政府申請了40萬元撥款，邀請龔祖同去長春攻關(guān)。
知難而進(jìn)，屢敗屢戰(zhàn)，龔祖同日夜生活在爐邊，全身心投入在工作中。1952年除夕，第一次獲得了300升(一大坩堝)K8光學(xué)玻璃。接著又成功了兩坩堝。
歷盡艱辛，他終于實(shí)現(xiàn)了自己的宏愿，開創(chuàng)了中國自行生產(chǎn)光學(xué)玻璃的歷史。接著是鞏固、提高，開發(fā)新的品種。由硼冕玻璃到火石玻璃，再到鋇冕玻璃。在工藝上從經(jīng)典法發(fā)展到澆鑄法。與此同時，他們向全國各地提供了圖紙以解決國內(nèi)急需，他們有時甚至把自己的試制車間供工業(yè)部門生產(chǎn)之用。
中國的光學(xué)玻璃工業(yè)從此誕生。
從1951年春提出光學(xué)玻璃試制車間的規(guī)劃到1958年轉(zhuǎn)而研制紅外變像管，龔祖同為中國光學(xué)玻璃的試制與推廣生產(chǎn)整整工作了7個年頭。1957年他發(fā)表了《光學(xué)玻璃熔制的發(fā)展及有關(guān)原理》一文，對其7年來熔制光學(xué)玻璃的經(jīng)驗(yàn)作了科學(xué)的總結(jié)。
1962年，龔祖同奉命來到西安，協(xié)助組建中國科學(xué)院光學(xué)精密機(jī)械研究所后，又創(chuàng)造了我國光學(xué)應(yīng)用領(lǐng)域的數(shù)個重要的第一。
東北到西北：締造一個西光所
1962年3月，為發(fā)展中國的核武器，解決用于核爆試驗(yàn)必需的高速攝影和耐輻照光學(xué)材料問題，在錢三強(qiáng)、王淦昌和張勁夫的提議下，國家二機(jī)部和中國科學(xué)院決定在西安成立一個以核爆試驗(yàn)光測任務(wù)為方向的研究所。
國之所需，我之所向。龔祖同受命擔(dān)任所長，中國科學(xué)院新技術(shù)局副局長蘇景一任黨委書記。龔祖同帶領(lǐng)中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械研究所數(shù)名科技骨干來到地處黃土高原的西安，在原中國科學(xué)院陜西分院所屬西安原子能所、應(yīng)用光學(xué)所、機(jī)械所、半導(dǎo)體所、科儀廠的基礎(chǔ)上建立了中國科學(xué)院光學(xué)精密機(jī)械研究所西安分所，1965年正式命名為中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所。
據(jù)西光所一些已經(jīng)是耄耋之年的老同志回憶，在建所初期，我們國家正處于三年經(jīng)濟(jì)困難時期，工作條件異常艱苦，科研設(shè)施相當(dāng)簡陋。在科研大樓未蓋好之前，各研究室都擠在邊家村老區(qū)的東一樓（宿舍樓）辦公，一間14平方米的房間放6-8張二斗桌，光學(xué)設(shè)計靠翻五位對數(shù)表，機(jī)械設(shè)計全用繪圖儀、鴨嘴筆，電路系統(tǒng)靠電烙鐵手工焊接。當(dāng)時的一臺手搖臺式計算機(jī)就是所里最先進(jìn)的設(shè)備。但是，大家工作起來是不分晝夜，辦公室燈火通明，常常直至深夜12點(diǎn)。
龔祖同重任在身，帶領(lǐng)這支年輕的研究所隊伍，一往無前，爭分奪秒，于1964年6月，研制出我國第一臺單片克爾盒高速攝影機(jī)和每秒20萬次高速攝影機(jī)，參加1964年10月16日我國首次原子彈試爆并圓滿完成光測任務(wù)。1966年11月，他們又研制出每秒250萬次高速攝影機(jī)，參加1967年6月17日我國首次氫彈試爆并圓滿完成光測任務(wù)。
核試驗(yàn)轉(zhuǎn)入地下以后，在他領(lǐng)導(dǎo)下研制的電視變像管高速攝影機(jī)、雙路單幅變像管高速攝影機(jī)和納秒變像管掃描高速攝影機(jī)在1983-1984年三次地下核試驗(yàn)中成功獲得早期中子流γ射線和X射線強(qiáng)度及能量分布的數(shù)據(jù)資料，為國家的核武器發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。
在此后的歲月里，在龔祖同的領(lǐng)導(dǎo)下又陸續(xù)研制成功速度從每秒幾十幅到2000萬幅的間歇式高速攝影機(jī)、棱鏡補(bǔ)償式高速攝影機(jī)、等待型轉(zhuǎn)鏡高速攝影機(jī)、同步型高速攝影機(jī)、狹縫式高速攝影機(jī)、變像管皮秒掃描高速攝影機(jī)、軟X射線皮秒條紋相機(jī)、變像管瞬時高溫議，以及不同時間分辨率的轉(zhuǎn)鏡型掃描高速攝影機(jī)和小型電影經(jīng)緯儀等。
今天，光學(xué)纖維已經(jīng)廣泛應(yīng)用于光纖通訊及許多傳像場域。纖維光學(xué)是二戰(zhàn)后發(fā)展起來的光學(xué)分支，而在20世紀(jì)60年代初，纖維光學(xué)在中國還是空白。龔祖同以敏銳觀察和掌控科技發(fā)展前沿脈博的判斷力，于1962年就在新成立的西光所建立了中國第一個纖維光學(xué)研究室，組織、指導(dǎo)年輕的科技人員從設(shè)計制造拉絲設(shè)備做起，于1964年成功地拉出了中國第一根導(dǎo)光纖維，制成了第一根傳光束和第一根傳像束。隨后，為推動纖維光學(xué)事業(yè)在中國的發(fā)展，他又在1964-1966年間，陸續(xù)把拉制導(dǎo)光纖維的技術(shù)推廣到北京、南京等地。
中國的光學(xué)纖維工業(yè)由此起步發(fā)展。
20世紀(jì)70年代初期，龔祖同開始梯度折射率光學(xué)的研究，創(chuàng)造性地從事自聚焦光學(xué)纖維及其在高速攝影中的應(yīng)用方面的工作，提出用自聚焦纖維面板代替常用的微透鏡板當(dāng)做網(wǎng)格元件的建議，西光所也研發(fā)了不少實(shí)用元器件。1978年，龔祖同在東京舉行的第十三屆國際高速攝影與光電子學(xué)會議上，發(fā)表了《錐形自聚焦光纖在高速網(wǎng)格攝影中的應(yīng)用》及隨后的《自聚焦（變折射率）纖維在高速網(wǎng)格攝影中的應(yīng)用》兩篇論文，獲得了國內(nèi)外同行專家的一致稱贊，從而使我國纖維光學(xué)與高速攝影技術(shù)提高到一個新水平。
當(dāng)中國向外部世界開放的時候，美國光學(xué)研究同行對于中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所在高速攝影方面的成就極為贊賞，授予龔祖同1981年度國際髙速攝影photosonics獎。
由于龔祖同在高速攝影與光電子學(xué)方面的杰出貢獻(xiàn)，1978年榮獲全國科學(xué)大會授予的技術(shù)重大貢獻(xiàn)先進(jìn)工作者稱號，1985年獲國家科技進(jìn)步特等獎，在“現(xiàn)代國防試驗(yàn)中的動態(tài)光學(xué)觀測及測量技術(shù)”中的7名個人獲獎?wù)咧忻械诙?
在龔祖同的支持和指導(dǎo)下，1986年我國第一部大型基礎(chǔ)光學(xué)教材《光學(xué)手冊》問世，內(nèi)容之新、分科之全均居世界同類書之首。
龔祖同一生不斷進(jìn)取，從不停步。他活到老，學(xué)到老，探索到老。直到暮年，還抱著物質(zhì)無限可分的信念，著力探索“光子的結(jié)構(gòu)”，與物理學(xué)家丁肇中和錢學(xué)森通過書信討論“光子結(jié)構(gòu)論”與“集成光學(xué)”的發(fā)展問題，希望對光的二重性問題有所貢獻(xiàn)。
善于育人：言傳身教，薪火相傳
龔祖同一生不僅治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，而且善于育人，培養(yǎng)了我國新一代的光學(xué)專家，包括干福熹院士、母國光院士、劉頌豪院士等，而侯洵院士、薛鳴球院士、牛憨笨院士更是在龔老親手培育的西光所沃土上成長起來。
而早在抗戰(zhàn)時期，他就在自己工作的工廠里設(shè)過“龔祖同獎金”，獎掖后進(jìn)，培養(yǎng)人才。
愈到晚年，他對此關(guān)切愈甚。1983年，他以79歲高齡，不辭長途跋涉，不畏酷暑，去中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)九系為研究生講授"高速攝影概論"達(dá)半年之久。
“1985年底，當(dāng)他僵臥病榻，靠鼻飼維系生命的時候，仍然關(guān)心研究所博士生的招收情況?！焙钤冏窇浀?，“龔老，埋頭苦干、重視實(shí)踐，一切從祖國需要出發(fā)的精神，給我留下了終生難忘的印象。正是在他年青時為適應(yīng)祖國的需要從核物理轉(zhuǎn)向應(yīng)用光學(xué)的事跡的感召下，我愉快地從等離子體物理轉(zhuǎn)向了高速攝影技術(shù)。龔老把他的全部精力都奉獻(xiàn)給了西安光機(jī)所?！?
