又一個(gè)全球首創(chuàng)！5月15日，全球首臺(tái)中尺度二氧化碳通量探測(cè)激光雷達(dá)在南京信息工程大學(xué)誕生。該雷達(dá)由智能遙感工程研究院夏海云教授團(tuán)隊(duì)潛心數(shù)年研制，是目前全世界唯一可以實(shí)現(xiàn)二氧化碳通量探測(cè)的商用激光雷達(dá)。

記者了解到，近年來(lái)，該團(tuán)隊(duì)接連創(chuàng)下許多個(gè)世界“首次”——首次研制成功單光子頻率上轉(zhuǎn)換測(cè)風(fēng)激光雷達(dá)，首次利用超導(dǎo)探測(cè)器和飛秒光頻梳技術(shù)實(shí)現(xiàn)距離分辨的多種氣體精細(xì)光譜遙感探測(cè)，首次提出時(shí)域色散超快飛秒激光測(cè)距技術(shù)，該技術(shù)至今保持最快目標(biāo)探測(cè)世界紀(jì)錄……

自力更生，打破國(guó)外技術(shù)壟斷

1999年，夏海云考入蘇州大學(xué)學(xué)習(xí)，開始對(duì)大氣光學(xué)著迷。之后的二十多年里，他從中科院、北京航空航天大學(xué)，到加拿大渥太華大學(xué)、約克大學(xué)，一路努力“追光”。他發(fā)明時(shí)域色散飛秒激光雷達(dá)，被美國(guó)5家國(guó)家實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用并命名為“夏-張方法”，2018年被美國(guó)能源部寫進(jìn)戰(zhàn)略發(fā)展報(bào)告中。他曾獲軍隊(duì)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)、日內(nèi)瓦國(guó)際發(fā)明展評(píng)審團(tuán)嘉許金獎(jiǎng)、首屆全國(guó)博士后創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)金獎(jiǎng)，2019年入選國(guó)家重大人才計(jì)劃B類青年拔尖人才。2020年，夏海云懷著對(duì)氣象事業(yè)的滿腔熱情加入南京信息工程大學(xué)，在學(xué)校的大力支持下，組建了智能遙感工程研究院。

夏海云

“激光雷達(dá)作為新的大氣遙感手段正在蓬勃發(fā)展，精確的大氣物理、化學(xué)、生物參數(shù)探測(cè)，對(duì)于數(shù)值天氣預(yù)報(bào)、氣候模型改進(jìn)、軍事環(huán)境預(yù)報(bào)、生化氣體監(jiān)控、機(jī)場(chǎng)風(fēng)切變預(yù)警等具有重大意義?！毕暮Ｔ茙ьI(lǐng)團(tuán)隊(duì)聚焦激光雷達(dá)研發(fā)，尤其是提出高量子效率、低噪聲、全光纖集成紅外激光雷達(dá)方案，探索開辟出激光雷達(dá)發(fā)展的新方向。

2022年1月20日，由智能遙感工程團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)、具有國(guó)際領(lǐng)先水平的多大氣參數(shù)探測(cè)激光雷達(dá)在我國(guó)西南地區(qū)，氣象條件最為復(fù)雜的昆明長(zhǎng)水國(guó)際機(jī)場(chǎng)部署應(yīng)用。該雷達(dá)利用極限靈敏度探測(cè)技術(shù)對(duì)飛機(jī)起降區(qū)間進(jìn)行全時(shí)全域掃描探測(cè)，是世界水平探測(cè)距離最遠(yuǎn)的（30km）相干探測(cè)體制測(cè)風(fēng)激光雷達(dá)，能夠精準(zhǔn)探測(cè)并預(yù)警風(fēng)切變、微下?lián)舯┝鳌㈨橈L(fēng)側(cè)風(fēng)等干擾飛機(jī)飛行安全的大氣突發(fā)事件，為飛機(jī)安全起降保駕護(hù)航。

多大氣參數(shù)探測(cè)激光雷達(dá)在長(zhǎng)水機(jī)場(chǎng)部署

團(tuán)隊(duì)打破常規(guī)，徹底顛覆了傳統(tǒng)激光雷達(dá)技術(shù)工藝——“我們不再單純依賴提高激光功率或者增大望遠(yuǎn)鏡面積的傳統(tǒng)辦法，而是通過(guò)提高光量子探測(cè)效率和系統(tǒng)的光學(xué)效率，來(lái)大幅提升激光雷達(dá)探測(cè)性能?！毕暮Ｔ平榻B，這項(xiàng)技術(shù)完全自主研發(fā)，雷達(dá)關(guān)鍵核心部件高性能紅外探測(cè)器、全光纖激光器和高速模數(shù)轉(zhuǎn)換采集卡等核心部件均實(shí)現(xiàn)自主研制、自主可控，完全國(guó)產(chǎn)化，擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。在與日本三菱、美國(guó)洛克希德馬丁等國(guó)際同類型雷達(dá)對(duì)比測(cè)試中，團(tuán)隊(duì)研制的多大氣參數(shù)探測(cè)激光雷達(dá)無(wú)論在風(fēng)切變、湍流、順風(fēng)預(yù)警等功能上，還是在時(shí)空分辨率、重量功耗等性能參數(shù)上以及探測(cè)參數(shù)多樣性上都超越了國(guó)際同類產(chǎn)品，成功打破該領(lǐng)域國(guó)外技術(shù)的壟斷，解決了長(zhǎng)期被發(fā)達(dá)國(guó)家制約的“卡脖子”問(wèn)題。

經(jīng)過(guò)多年“咬定青山不放松”的連續(xù)攻關(guān)，一項(xiàng)項(xiàng)國(guó)際領(lǐng)先的激光雷達(dá)技術(shù)從智能遙感工程研究院的實(shí)驗(yàn)室里誕生。艱苦創(chuàng)業(yè)的背后，是夏海云心中始終積蓄的一股力量在驅(qū)動(dòng)：“關(guān)鍵核心技術(shù)是要不來(lái)、買不來(lái)、討不來(lái)的，我們必須爭(zhēng)氣，為祖國(guó)做最好的激光雷達(dá)！”

打通產(chǎn)業(yè)化的“最后一公里”，讓“國(guó)貨之光”閃耀

除了“高校教授”，夏海云還有著另一重身份——南京泰愛信科技有限公司董事長(zhǎng)，中科翼安（深圳）科技有限公司、中科天承（南京）科技有限公司首席技術(shù)官?！把芯考す饫走_(dá)，必須將前沿研究成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，用于解決實(shí)際問(wèn)題?！毕暮Ｔ坪蛨F(tuán)隊(duì)先后創(chuàng)辦起多家高科技公司，云集了章振、舒志峰、楊元建、李建宇、高志球、裘家偉、董晶晶等來(lái)自清華大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院、南京信息工程大學(xué)的專家。基于多年的技術(shù)積累，他們成功將“大氣多參數(shù)探測(cè)相干多普勒激光雷達(dá)”和“中尺度二氧化碳通量探測(cè)激光雷達(dá)”進(jìn)行產(chǎn)品化。2021年4月，“多大氣參數(shù)探測(cè)激光雷達(dá)”亮相南京創(chuàng)新周黑科技展，并入選“南京市十大黑科技”。2021年12月，在首屆全國(guó)博士后創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)大賽總決賽上，一舉斬獲金獎(jiǎng)。

 “多大氣參數(shù)探測(cè)激光雷達(dá)”入選2021年度“南京十大黑科技”

為了打通產(chǎn)業(yè)化的“最后一公里”，他們的腳步在祖國(guó)大地上奔走了數(shù)萬(wàn)公里。2021年，團(tuán)隊(duì)先后去往西藏林芝米林機(jī)場(chǎng)、昌都邦達(dá)機(jī)場(chǎng)、拉薩貢嘎國(guó)際機(jī)場(chǎng)、成都天府國(guó)際機(jī)場(chǎng)，摸清當(dāng)?shù)貜?fù)雜的天氣狀況和特殊的地理環(huán)境；在新疆生產(chǎn)建設(shè)兵團(tuán)，探索單光子激光雷達(dá)和精準(zhǔn)氣象數(shù)據(jù)模型在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域、邊防邊控領(lǐng)域的應(yīng)用；在新疆維吾爾自治區(qū)應(yīng)急管理廳，嘗試將精準(zhǔn)化氣象數(shù)據(jù)模型應(yīng)用于重大自然災(zāi)害預(yù)警。

作為“國(guó)貨之光”，團(tuán)隊(duì)研制的多種激光雷達(dá)開始在航空航天、航海、國(guó)防、氣象、環(huán)保等多個(gè)“舞臺(tái)”上閃耀。2021年11月，北京冬奧會(huì)延慶賽區(qū)觀測(cè)站，團(tuán)隊(duì)自主研發(fā)的激光雷達(dá)正式“上崗”，為氣象部門進(jìn)行高山滑雪、雪車等項(xiàng)目保障提供重要數(shù)據(jù)支撐，成為冬奧賽場(chǎng)上的“氣象衛(wèi)士”。單光子探測(cè)激光雷達(dá)完成了國(guó)慶70周年閱兵氣象保障任務(wù)，艦載多功能單光子探測(cè)激光雷達(dá)登上“探索二號(hào)”科考船，大氣多參數(shù)探測(cè)激光雷達(dá)完成了北京大興機(jī)場(chǎng)、拉薩貢嘎機(jī)場(chǎng)、新疆沙漠所等的大氣遙感和極端天氣預(yù)警預(yù)報(bào)……“為祖國(guó)做最好的激光雷達(dá)”從夢(mèng)想走到現(xiàn)實(shí)，從實(shí)驗(yàn)室走向產(chǎn)業(yè)化，實(shí)現(xiàn)了政產(chǎn)學(xué)研用的深度融合。

 風(fēng)廓線激光雷達(dá)服務(wù)北京2022冬奧會(huì)和冬殘奧會(huì)

結(jié)束冬奧會(huì)的雷達(dá)任務(wù)后，夏海云感嘆，科研工作者應(yīng)該像冬奧健兒一樣，有擔(dān)當(dāng)有責(zé)任，能夠在自己所從事的領(lǐng)域內(nèi)，讓中國(guó)的激光雷達(dá)領(lǐng)先世界。

和困難“硬剛”，進(jìn)步才是硬道理

“成了！”2022年1月14日凌晨3：32，智能遙感工程研究院的實(shí)驗(yàn)室里爆發(fā)出歡呼，30km相干多普勒激光雷達(dá)研制成功！團(tuán)隊(duì)拍下了一張合影，記錄這激動(dòng)人心的一刻。照片上，每張臉都寫滿抑制不住的笑意，幾乎看不到一絲疲憊——他們?cè)缫蚜?xí)慣了把困難當(dāng)成機(jī)會(huì)?！拔覀儓F(tuán)隊(duì)的特點(diǎn)就是喜歡做有挑戰(zhàn)性的事”，夏海云說(shuō)。“敢于啃硬骨頭，也善于啃硬骨頭”“進(jìn)步是硬道理”“要實(shí)事求是”……這些他時(shí)常念叨的話，是團(tuán)隊(duì)不斷實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破的精神激勵(lì)。

落地南信大后，智能遙感工程研究院聚集了一批多學(xué)科人才。高志球、楊元建、楊軍是大氣探測(cè)和大氣邊界層物理方向的專家，董晶晶、舒志峰已經(jīng)和夏海云在激光雷達(dá)領(lǐng)域攜手奮斗了20年，裘家偉、余賽芬、章振、袁金龍是夏海云培養(yǎng)出的博士畢業(yè)生。在多學(xué)科的融合和支撐下，他們構(gòu)建起多元融合的數(shù)據(jù)平臺(tái)，形成了從穩(wěn)定數(shù)據(jù)采集，到精確提取信息，再到高效決策服務(wù)的全鏈條、精準(zhǔn)化的氣象服務(wù)能力。

團(tuán)隊(duì)培養(yǎng)的9名博士畢業(yè)生中，有5人獲得校級(jí)優(yōu)秀博士畢業(yè)生，2人獲得省級(jí)優(yōu)秀博士畢業(yè)生，有的同學(xué)獲得了RoboCup機(jī)器人世界杯冠軍、日內(nèi)瓦國(guó)際發(fā)明展評(píng)審團(tuán)嘉許金獎(jiǎng)，夏海云說(shuō)：“這比我自己獲獎(jiǎng)還開心”。曾經(jīng)讀書時(shí)，有位老師告訴他：“不要感謝和報(bào)答我，你只要對(duì)自己的學(xué)生嚴(yán)格就行?！弊隽死蠋熤螅暮Ｔ普J(rèn)為“嚴(yán)格”是一種大愛，有時(shí)候話說(shuō)重了，他寧愿事后道歉，也不會(huì)放松要求。

夏海云和同學(xué)們?cè)谝黄?/strong>

夏海云根據(jù)每個(gè)學(xué)生的知識(shí)背景、興趣和特長(zhǎng)，引導(dǎo)他們選擇課題。由于激光實(shí)驗(yàn)的危險(xiǎn)性，學(xué)生實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，他都會(huì)手把手地教。他帶著學(xué)生們?nèi)ミ^(guò)全國(guó)所有的省份做實(shí)驗(yàn)，博士生袁金龍就曾去過(guò)內(nèi)蒙古朱日和基地、海南永興島、新疆塔克拉瑪干沙漠，上過(guò)山東艦、“探索二號(hào)”科考船。學(xué)生們的報(bào)告、論文，夏海云會(huì)一字一句地修改，甚至一篇文章能改十幾遍，他說(shuō)：“我的老師就是這樣教我的”。

余賽芬是夏海云指導(dǎo)的第一位女博士。研究激光雷達(dá)不容易，一項(xiàng)出色的成果往往需要投入數(shù)年時(shí)間，而余賽芬選擇的博士課題難度非常大，僅僅實(shí)驗(yàn)就做了三年。2021年10月，成果終于成功發(fā)表在《自然》旗下國(guó)際頂尖學(xué)術(shù)期刊《Light:Science & Applications》，并被美國(guó)科學(xué)促進(jìn)會(huì)專題采訪報(bào)道。

“做雷達(dá)二十年，什么時(shí)候最有成就感？”夏海云的答案不是某次雷達(dá)研制成功時(shí)，他是這樣說(shuō)的：“當(dāng)我的學(xué)生也像我一樣要求他的學(xué)生時(shí)，我最有成就感?！?/p>

通訊員 方向

揚(yáng)子晚報(bào)/紫牛新聞見習(xí)記者 蘭倩怡 記者 楊甜子

校對(duì) 王菲