<h3 style="text-align: left;"> 三年前，曾準(zhǔn)備完全淡出科技界潛心書(shū)畫(huà)。感謝2020年8月國(guó)防科技大學(xué)的邀請(qǐng)，讓我能在該校主辦的慶祝激光誕生60周年的研究生暑期學(xué)校進(jìn)行線上講座，向來(lái)自國(guó)內(nèi)外90多所院校的學(xué)員認(rèn)真地講述了我經(jīng)過(guò)數(shù)十年努力取得的相干光成像的研究成果。昨天，改變了50多年來(lái)國(guó)內(nèi)外一成不變的近似計(jì)算理論的第三篇研究論文在國(guó)內(nèi)《光學(xué)學(xué)報(bào)》發(fā)表了。感嘆之余，做了一個(gè)美篇文件。</h3> 我是云南大學(xué)物理系1967屆學(xué)生，改革開(kāi)放讓我能專業(yè)歸隊(duì)，1980年從工廠調(diào)入昆明理工大學(xué)任教。感謝當(dāng)年物理系給予的出色教育，在不惑之年獲得出國(guó)進(jìn)修及從事科學(xué)研究機(jī)會(huì)時(shí)，還能讀懂1968年美國(guó)工程院士顧德門(mén)所著，我國(guó)1976年翻譯的光學(xué)名著《傅里葉光學(xué)導(dǎo)論》第一版。 1986年，利用書(shū)中的相干光成像近似計(jì)算理論，在國(guó)際科研合作中解決了一項(xiàng)強(qiáng)激光工業(yè)應(yīng)用的重要課題——提出并從理論上論證了一種強(qiáng)激光強(qiáng)度均勻變換的光學(xué)系統(tǒng)，從此開(kāi)始了近40年的科學(xué)研究生涯，對(duì)光學(xué)名著《傅里葉光學(xué)導(dǎo)論》有深厚感情。 1986年發(fā)表的研究論文受到廣泛關(guān)注，在法國(guó)標(biāo)致汽車公司的支持下，基于理論研究成果進(jìn)行了實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及驗(yàn)研究。結(jié)果表明，該裝置可以有效對(duì)強(qiáng)激光強(qiáng)度均勻化，對(duì)提高材料表面的激光熱處理質(zhì)量有重要作用。然而，由于相干光成像的近似理論只能在特定的近似條件下計(jì)算像光場(chǎng)的振幅分布，不能解決應(yīng)用研究中像光場(chǎng)之間的干涉問(wèn)題。為能讓理論計(jì)算獲得的激光強(qiáng)度分布與實(shí)驗(yàn)測(cè)量相吻合，必須人為地引入像光場(chǎng)的相位分布。這篇包含著近似理論存在問(wèn)題的論文1993年發(fā)表了。 <div> 當(dāng)現(xiàn)有的理論不能圓滿解決實(shí)際問(wèn)題時(shí)，建立相干光成像的準(zhǔn)確計(jì)算理論成為我努力研究的目標(biāo)。經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期認(rèn)真研究，終于導(dǎo)出可以準(zhǔn)確計(jì)算像光場(chǎng)振幅和相位的計(jì)算公式。后來(lái)，計(jì)算公式的數(shù)學(xué)推導(dǎo)及初步實(shí)驗(yàn)證明寫(xiě)入2002年在科學(xué)出版社出版的《激光的衍射及熱作用計(jì)算》一書(shū)。</div> 2020年，顧德門(mén)教授于2017年發(fā)表的《傅里葉光學(xué)導(dǎo)論》的英文第4版的中譯本發(fā)表了，這部?jī)?nèi)容更豐富的近代光學(xué)名著無(wú)疑是我們要認(rèn)真學(xué)習(xí)的經(jīng)典著作。然而，第4版仍然保留了第1版只能近似計(jì)算像光場(chǎng)振幅分布的理論，該理論與諾貝爾獎(jiǎng)獲得者玻恩—沃耳夫（Born & Wolf）所著《光學(xué)原理》中等暈區(qū)近似下描述的成像理論相似。 50多年來(lái)，兩名著中的相關(guān)干光成像的近似理論一直被國(guó)內(nèi)外專著及教材廣泛引用。<div> <br></div> 相干光成像的精確計(jì)算理論在近代光學(xué)精密檢測(cè)中有重要作用，2016年英國(guó)《自然》雜志一篇論文在引用《傅里葉光學(xué)導(dǎo)論》中的近似理論后，提議科技工作者能建立可以準(zhǔn)確獲取像光場(chǎng)振幅和相位的數(shù)學(xué)方法。 當(dāng)看到這篇論文并意識(shí)到我曾經(jīng)導(dǎo)出的相干光成像計(jì)算公式的科學(xué)價(jià)值后，2016~2017年間，曾將該成果整理成文，在國(guó)內(nèi)外多個(gè)科學(xué)雜志投稿。然而，得到的回答基本是“理論推導(dǎo)無(wú)誤，但不適合在本雜志發(fā)表，建議投其它雜志”。估計(jì)是該工作涉及對(duì)兩部光學(xué)名著的理論修改，所有雜志都持謹(jǐn)慎態(tài)度。<div> “實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”，由于理論研究已經(jīng)得到大量實(shí)驗(yàn)證明，為能讓該成果能及時(shí)地為國(guó)內(nèi)科技工作者服務(wù)，2017年，我對(duì)該研究工作再進(jìn)行了認(rèn)真的理論分析及實(shí)驗(yàn)證明，并將其寫(xiě)入我和熊秉衡教授主編，適用于國(guó)內(nèi)本科及研究生教學(xué)的《信息光學(xué)教程》第二版。<br></div> 讓我非常高興的是，該書(shū)被科學(xué)出版社列為國(guó)內(nèi)普通高等教育“十三五”規(guī)劃教材，被清華大學(xué)等十多所知名院校的相關(guān)專業(yè)用于本科及研究生教學(xué)。<div><br> 應(yīng)該說(shuō)，研究成果寫(xiě)入國(guó)內(nèi)信息光學(xué)教材后，相干光成像的計(jì)算理論才逐步引起國(guó)內(nèi)學(xué)術(shù)界的關(guān)注。2018年，應(yīng)上海光機(jī)所周常河及司徒國(guó)海兩位專家的邀請(qǐng)，向該所的研究生進(jìn)行了專題講座。特別是2020年8月應(yīng)國(guó)防科技大學(xué)周樸教授邀請(qǐng)?jiān)趪?guó)防科技大學(xué)進(jìn)行的視頻講座后，清華大學(xué)曹良才教授及中國(guó)激光雜志社馬沂老師先后將該視頻放入清華大學(xué)云盤(pán)及中國(guó)光學(xué)前沿在線欄目，在國(guó)內(nèi)產(chǎn)生了廣泛影響。</div><div><br><div> 基于上述工作，我覺(jué)得，相干光成像的理論成果及其應(yīng)用研究應(yīng)該有可能寫(xiě)成科研論文在國(guó)內(nèi)發(fā)表了。在昆明理工大學(xué)年輕教師及其研究生實(shí)驗(yàn)研究的支持下，去年和今年，三篇非自媒體的研究論文終于先后在《光學(xué)學(xué)報(bào)》及《激光與光電子學(xué)進(jìn)展》發(fā)表了。在此，要衷心感謝兩雜志的總編、編輯及國(guó)內(nèi)對(duì)論文評(píng)審的每一位專家。<br><div> 以下，依次簡(jiǎn)要介紹這三篇論文。</div></div></div> 2021年6月發(fā)表于“光學(xué)學(xué)報(bào)”的論文基于所導(dǎo)出的相干光成像理論，不但重新定義了成像系統(tǒng)傳遞函數(shù)的物理意義，而且從理論上證明，光學(xué)名著《光學(xué)原理》中假設(shè)的等暈區(qū)不存在。 2021年10月發(fā)表于“激光與光電子學(xué)進(jìn)展”的論文通過(guò)理論分析及實(shí)驗(yàn)，將所導(dǎo)出的相干光成像理論與現(xiàn)流行的近似理論進(jìn)行比較，直觀地證明了計(jì)算理論的正確性，被列為該雜志的特邀論文......<div> 事實(shí)上，基于所導(dǎo)出的相干光成像公式，可以較好地回答著名科學(xué)雜志《Nature》2016年的論文“Standardizing the resolution claims for coherent microscopy”提出的問(wèn)題。</div> 2021年8月，我應(yīng)邀在國(guó)內(nèi)全息與光信息處理委員會(huì)年會(huì)上以“像面數(shù)字全息像的完整探測(cè)及重建”為題作了學(xué)術(shù)報(bào)告，對(duì)6年前《Nature》雜志上述論文提出的問(wèn)題給出具有較好的理論支持及實(shí)驗(yàn)證明的答案。報(bào)告內(nèi)容整理成文后，便形成2022年7月發(fā)表于國(guó)內(nèi)“光學(xué)學(xué)報(bào)”的第三篇論文。 <div> 回顧改革開(kāi)放后不惑之年才開(kāi)始從事科學(xué)研究的歷史，幾乎可以簡(jiǎn)要的歸結(jié)為：基于大學(xué)積累的知識(shí)重新學(xué)習(xí)計(jì)算機(jī)技術(shù)及光學(xué)名著《傅里葉光學(xué)導(dǎo)論》總結(jié)的標(biāo)量衍射理論，進(jìn)行了以衍射數(shù)值計(jì)算為主的激光應(yīng)用研究。</div><div> 然而，應(yīng)用研究中發(fā)現(xiàn)，光學(xué)名著介紹的相干光成像理論不能圓滿地解決實(shí)際問(wèn)題，通過(guò)堅(jiān)持不懈的努力，最終對(duì)相干光成像理論進(jìn)行了補(bǔ)充和完善。</div><div> 這段歷史給我的體會(huì)是，認(rèn)真學(xué)習(xí)前人總結(jié)的理論是開(kāi)展科學(xué)研究的前提。然而“實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn)”，當(dāng)現(xiàn)有的理論，那怕是得到人們尊崇的經(jīng)典理論不能圓滿解決實(shí)際問(wèn)題時(shí)，要有挑戰(zhàn)這個(gè)理論的決心和勇氣。但要達(dá)到預(yù)期研究目標(biāo)，鍥而不舍及持之以恒的努力是必經(jīng)之路。<div> 謹(jǐn)期望這篇簡(jiǎn)短的文字，能為正進(jìn)行著努力科學(xué)研究的年輕一代提供有益的參考。</div><div> 在國(guó)防科技大學(xué)的講座視頻于2021年初先后放入清華大學(xué)云盤(pán)及中國(guó)激光“光學(xué)前沿在線”欄目。有興趣詳細(xì)了解相干光成像計(jì)算理論的讀者，可鏈接以下兩個(gè)網(wǎng)址。</div><div><br>清華大學(xué)云盤(pán)鏈接網(wǎng)址：<br>https://cloud.tsinghua.edu.cn/f/20d812f80176496dbd76/</div><div><br>中國(guó)激光“光學(xué)前沿在線”鏈接網(wǎng)址：<br>http://opticsjournal.net/columns/online?posttype=view&postid=PT210112000094qWtZw<br><div><br></div></div></div>