你可能知道小孔成像來自墨子，你或許也知道王大珩、龔祖同這些光學大家的過往故事，你或許還聽說過“王大珩班”，但是當這些片段串聯起來的時候，你可能對我國整個(ge) 光學體(ti) 係的發展又有了全新的認識。

借濱鬆中國十周年活動之際，我有幸跟隨並采訪了中國光學學會(hui) 秘書(shu) 長、浙江大學光電科學與(yu) 工程學院劉旭教授。他對世界及中國光學發展脈絡的侃侃而談；對教育創新模式的積極推動；對光學學科未來前景的一片看好和對青年學子的殷殷期盼……無不把我們(men) 帶到了更高的層麵去環視現在的光學事業(ye) 。“聽君一席話，勝讀十年書(shu) ”大概就是這個(ge) 樣子。

這篇文章，我們(men) 將一起梳理我國光學體(ti) 係發展之脈絡，了解背後的故事，並以此向即將和正在從(cong) 事光學事業(ye) 的同仁，分享一些對未來光學發展的看法。

中國光學學會(hui) 秘書(shu) 長、浙江大學光電科學與(yu) 工程學院劉旭教授

我國光學體(ti) 係的追本溯源

劉旭教授的本科和碩士學位都是在浙江大學光儀(yi) 係完成的，而後便去了法國繼續攻讀信息工程博士學位，畢業(ye) 後繼續回到浙江大學，博士後出站一直工作至今。

他從(cong) 事過光學薄膜的研究，後又承擔液晶顯示方向的國家項目，研製出了我國自己的高亮度高分辨大屏幕顯示設備，2000年後他大力發展真三維顯示技術，建立了國際首台全彩色大尺度光場真三維顯示係統。近年來他關(guan) 注超分辨顯微成像，提出移頻超分辨成像機製，解決(jue) 了非熒光標記樣品的超分辨顯微成像難題。

30多年的光學領域學習(xi) 經曆和研究經驗，讓他對整個(ge) 光學體(ti) 係發展脈絡了如指掌。他將我國光學體(ti) 係的發展歸納為(wei) 三個(ge) 階段。

第一階段：古代光學從(cong) 2400多年前的墨子開始

1015年，伊拉克物理學家海什木(Ibn Al-Haytham，西方人也稱他為(wei) Alhazen)發表了光學的開山之作《光學》(Book of Optics)，係統地描述了當時人們(men) 對“光”和“像”的認識，許多人將它叫做“光學之父”，甚至聯合國教科文組織也將此作為(wei) 設立 “國際光年”（2015年）的依據之一。

但事實上，早在2400多年前，古代墨子就發現了小孔成像原理，並對自然界的光學現象進行了充分的觀察和實驗，總結出的許多光學成像和光線傳(chuan) 播理論。不過遺憾的是，我們(men) 古人並不崇尚科技，許多優(you) 秀的光學學說並未被完整的傳(chuan) 承下來。而歐洲彼時的情況也與(yu) 我們(men) 類似。19世紀，歐洲社會(hui) 對科技不夠重視，致使許多著名科學家的多部著作很快在歐洲失傳(chuan) 。

因此，在第一階段的古代文明發展中，全球各地對光學的認識大多隻是停留在少數的個(ge) 人觀察和興(xing) 趣之中。

第二階段：明末之後，我國物理學雛形開始顯現

北宋的沈括在《夢溪筆談》中重新實驗了光的直線傳(chuan) 播和小孔成像，並做了水的傳(chuan) 光實驗（這是光波導的起源）。但是我國光學真正發展起來則是在明末時期。

隨著西方傳(chuan) 教士的進入，望遠鏡、眼鏡等物件也隨之而來，在上海、蘇州等地流通甚廣。蘇州更是建立了國內(nei) 最早的眼鏡製造廠，主要製備顯微鏡、望遠鏡、眼鏡等簡單的光學器具。

在日本明治維新的影響下，“戊戌變法”轟轟烈烈地展開，彼時清朝政府派出大量留學生，帶回了西方國家關(guan) 於(yu) “科學”的思想，我國的物理學思想雛形也開始顯現。同時，清末國內(nei) 開始創辦大學，留洋學生擔任講師。至此，我國的光學作為(wei) 物理學中的一個(ge) 分支，開始在教育體(ti) 係中建立起來。

第三階段：伴隨國家項目的建設，開始布局光學體(ti) 係

“二次大戰後，各國開始積極恢複本國經濟和生產(chan) 。當時（新中國成立後），國外對我國進行技術和經濟封鎖。於(yu) 是，1952年開始了我國的第一個(ge) 五年計劃（簡稱‘一五’計劃）。” 劉旭介紹道。

“一五”計劃中，中國要建立十大工程，包括人民英雄紀念碑、人民大會(hui) 堂等。而工程建設中急需量測技術。當時國務院委托李四光擔任地質學家，研製量測所需的經緯儀(yi) 。李四光找到了王大珩，選址長春，籌建長春儀(yi) 器館（現長春光機所），同時委托浙江大學物理係係主任何增祿在浙江大學建立國內(nei) 首個(ge) 光學儀(yi) 器專(zhuan) 業(ye) 。

浙大各類早期的光學學科書(shu) 籍

“實際上，建國以後我國的光學事業(ye) 可分為(wei) 兩(liang) 支：一支是留學英國的王大珩，一支是留學德國的龔祖同。龔祖同布局建設了全國光儀(yi) 廠，上海光儀(yi) 廠便是全國成立最早的光儀(yi) 廠。而後他被調到長春儀(yi) 器館（長春光機所的前身），主做光學玻璃。”劉旭補充道。

1952年，王大珩先生和龔祖同先生在長春成立了長春儀(yi) 器館，浙江大學成立光學儀(yi) 器專(zhuan) 業(ye) ，研究民用光學路線。次年，北京工業(ye) 學院（現北京理工大學）也成立了光學儀(yi) 器專(zhuan) 業(ye) ，研究軍(jun) 工光學路線。1958年王大珩創辦長春光學精密機械學院(現長春理工大學)。國內(nei) 光學教育體(ti) 係開始逐漸完善起來。

同時，科研係統跟隨我國重大科技項目的建設，也在緊鑼密鼓的籌備中。1961年，由王之江領導設計，鄧錫銘、湯星裏、杜繼祿等人共同研製成功的中國第一台激光器在長春光機所誕生。龔祖同因“兩(liang) 彈”研發需要，於(yu) 1962年組建成立了西安光機所，專(zhuan) 門研製拍攝“兩(liang) 彈”爆炸的高速攝影機。王之江則被派往上海，專(zhuan) 門從(cong) 事激光研究，並於(yu) 1964年成立了上海光機所。導彈研製成功後需要光電經緯儀(yi) 進行衛星跟蹤，於(yu) 是便在1970年國家又成立了中國科學院光電技術研究所（簡稱成都光電所）。

就這樣，我國的光學教育和科研機構跟隨著國家建設的需要，由老一輩光學人曆經20年左右的時間，一步步布局和完善，各有所長，各司其職。

浙大光電學科的發展及創新：產(chan) 研結合，植根民用

“浙大光電學科的發展與(yu) 全國光電教育發展基本同步。”從(cong) 20世紀60年代，浙大開始承擔國家重大任務，拍攝氫彈爆炸的高速攝影機，到20世紀80年代從(cong) 事航天工程關(guan) 鍵拍攝載荷的研發，同時開始加大民營光學產(chan) 業(ye) 的推進力度。

浙江大學光電科學與(yu) 工程學院曾為(wei) “嫦娥”係列等多項國家項目研製儀(yi) 器

其實，從(cong) 建立之初，浙江大學物理係係主任何增祿就將浙大光學儀(yi) 器專(zhuan) 業(ye) 定位於(yu) 民用領域，經過半個(ge) 多世紀的傳(chuan) 承和發展，浙大光儀(yi) 係幾經更名和調整，這一思想卻從(cong) 未改變，並深深影響著幾代光儀(yi) 人，以開闊發展的眼光，積極建立了許多社會(hui) 以及國際合作。其中日本濱鬆就是合作淵源比較深遠的企業(ye) 之一。

1992年，經時任中國光學學會(hui) 理事長母國光介紹，日本濱鬆光子學株式會(hui) 社前任會(hui) 長晝馬輝夫與(yu) 浙大光儀(yi) 係陸祖康（劉旭的導師）建立了聯係。通過三年交流和磨合，最終於(yu) 1995年正式建立合作，成立“浙江大學濱鬆國際光子學實驗室”（ZJU-Hamamatsu），致力於(yu) 生物醫學光學成像的研究，包括超短時間領域生物光學現象研究、PET高分辨探測技術、圖像重建(PET、DOT)等。此外還開展了諸多學術和人才交流活動。

浙江大學濱鬆國際光子學實驗室

1998年，劉旭開始主導院係工作後，與(yu) 濱鬆的溝通逐漸增多。他表示之所以浙大可以與(yu) 濱鬆保持30多年的良好合作關(guan) 係，是因為(wei) 雙方都有著“長期發展”這一共同理念。而且他認為(wei) ，晝馬輝夫並不是那種盈利至上的商人，很有國際主義(yi) 精神。在擴大企業(ye) 經營的同時，他更希望能夠為(wei) 社會(hui) 、為(wei) 光學產(chan) 業(ye) 做點貢獻。這種真誠在幾十年的交往中，是能體(ti) 會(hui) 到的。

劉旭介紹道，與(yu) 濱鬆的合作，一定程度上也助力了浙大光儀(yi) 係科研水平的提升。不僅(jin) 有捐贈大量光學器件和設備的硬件支持；從(cong) 人才培養(yang) 方麵，每年浙大會(hui) 選送博士生至日本濱鬆中央研究院研修，為(wei) 學生提供了更廣的視野和寶貴經驗。這些交流生後來大多也投身於(yu) 中國光學行業(ye) 的建設，擔任重要角色。例如現任ZJU-Hamamatsu實驗室主任的劉華鋒教授，入選了國家傑出青年，也是與(yu) 濱鬆接洽的第三代浙大光儀(yi) 人。

“隨著在民用領域的推進，目前浙大已經做到了幾個(ge) 國內(nei) 第一。”劉旭自豪地說。“第一是，目前手機裏所有的光學模組的產(chan) 量占到國際市場的40%。這就是浙大與(yu) 舜宇合作的成果，如今我們(men) 雙方又成立了研究中心，用以研究新型手機的光學設計；第二個(ge) 是現代辦公投影儀(yi) 中的光學元件，有‘浙大技術基因’完成的光學元件，占全球市場的80%；第三個(ge) 是全球監控相機市場中，有‘浙大技術基因’完成的光學元件，占全球市場的70%。”

“你隻有跟民用緊密貼合，你才是真正地活著，解決(jue) 了產(chan) 業(ye) 化的問題，你就能活在社會(hui) 當中。” 這正是浙大光電科學與(yu) 工程學院的發展思路。

打造中國的MSCA，共建東(dong) 亞(ya) 人才培養(yang) 教育圈

近10年，我國國民經濟高速發展，人均GDP急速上升。國家的發展不僅(jin) 體(ti) 現在經濟上，也體(ti) 現在了教育上。

教育部直屬院校的高等學校數量，從(cong) 文化大革命結束時候的幾十所，一躍發展到現在2800多所，與(yu) 成為(wei) 全球高校數量最多的美國並駕齊驅。而在2800多所高校中，我國擁有光電係或者光電學院的高校約230所，加上研究生，每年光電專(zhuan) 業(ye) 畢業(ye) 生近四萬(wan) 人。相比之下，美國隻有3所高校擁有獨立的光電學院，每年以光電專(zhuan) 業(ye) 畢業(ye) 的美國本科生不超過百人。“我國研究生和本科生人數超過了整個(ge) 歐洲的總和。我們(men) 幾乎以一己之力為(wei) 全球培養(yang) 了大量的光電後備力量，總量占全球一多半。”

“我剛進入浙大光儀(yi) 係學習(xi) 的時候，條件非常艱苦，實驗設備匱乏，最開始的實驗就是磨玻璃。隨著國家經濟的快速發展，硬件教學條件有了極大的改善，已經不再是製約人才培養(yang) 的主要因素了。而國內(nei) 高校之間的合作和交流甚少，有些甚至壟斷優(you) 質生源，成為(wei) 了人才培養(yang) 的新問題，這不利於(yu) 我國光學綜合人才的培養(yang) ，”劉旭指出，“我國科技水平的發展，最終還是落實到人，必須要打破各高校之間的壁壘，培養(yang) 高素質高水平人才，為(wei) 我國光學事業(ye) 積累堅實的後備力量。”

在歐洲，一項名為(wei) “瑪麗(li) ·居裏國際智力引進行動計劃” （MSCA）享有極高聲譽。它是歐盟針對成員國之外的優(you) 秀人才實施的專(zhuan) 項資助計劃，旨在通過先進的跨學科、跨領域、跨部門和跨國家的學術訓練，增強科研人員創新能力和創造潛力，支持科研人員學習(xi) 和轉移新的知識和技能。

了解到這項計劃後，劉旭也希望能夠在中國開展類似的人才培養(yang) 模式，實現各高校和科研機構的教學互通。但是他也坦言，MSCA計劃是在歐盟框架協議下執行的，實際操作和執行會(hui) 比較便利。而我國尚沒有一個(ge) 指導性協議，也沒有先例，推動困難巨大。“但是這個(ge) 事得有人去做。”

當劉旭擔任教育部高等學校光電信息科學與(yu) 工程專(zhuan) 業(ye) 教學指導分委員會(hui) 主任委員、電子信息類專(zhuan) 業(ye) 教學指導委員會(hui) 副主任委員時，光電教指分委便召集中國科學技術大學、北京理工大學、電子科大、華中科技大學、浙江大學、天津大學和長春理工大學等六所高校負責人及五大光機所負責人，共同探討中國的人才培養(yang) 模式，推進落實。

“從(cong) 6所主要的光學教育學校中抽出兩(liang) 屆共48名學生組成‘王大珩班’。每個(ge) 學期在合作的高校中學習(xi) ，選修這些學校中最好的專(zhuan) 業(ye) ，最好的老師的課，連續完成4年的大學生活。學習(xi) 結束後再去各光機所實習(xi) 。這種資源整合的教學計劃，既可以打破各學校之間的壁壘，為(wei) 相關(guan) 領域輸送優(you) 秀的後備人才，又可以讓學生獲得最好的教育資源，提升自身本領。”

目前第一批輪值學生已經進入大三階段的學習(xi) 。下一步，劉旭計劃將“王大珩班”的本科生送到日本濱鬆學習(xi) 交流，開展國際間的交流，將這種模式擴展成為(wei) 文化較為(wei) 相近的東(dong) 亞(ya) 教育圈的人才培養(yang) 。

第一批“王大珩班”同學於(yu) 浙大合影（圖中為(wei) 浙大光電科學與(yu) 工程學院院長劉向東(dong) （第二排左五））

光學學科會(hui) 長久地存續下去

“光學與(yu) 其他的工科不一樣，它涉及很強的基礎物理學問題，也涉及太多人類未來的東(dong) 西，從(cong) 這一方麵來說，光學的任何一個(ge) 大的突破，都可能會(hui) 對人類的發展和變革產(chan) 生巨大的影響。所以光學這個(ge) 學科會(hui) 長久的存續下去。” 劉旭說道。

誠然，21世紀是光的世紀。智能機器人、手機中的光芯片、傳(chuan) 統製造業(ye) 中的激光加工、智能醫療診斷、現在的5G，未來的6G等等，都有光技術的身影，並作為(wei) 主導的傳(chuan) 播媒介。尤其是在疫情肆虐的環境下，數字網絡無疑成為(wei) 了工作和生活主要工具，即使不出家門，也可無國界交流，即時獲得國內(nei) 外的海量數據，而這其中光通信技術更是無可替代。還有可折疊時空的量子信息技術，正在開啟新的機遇之門，成為(wei) 全球信息化戰爭(zheng) 的新戰場。

光子技術的無處不在。圖源：浙江大學出版社出版的晝馬輝夫著作《21世紀的光子學》

“這些以光為(wei) 主要傳(chuan) 輸媒介的技術發展到最後，帶來的變革很可能是具有顛覆性的，會(hui) 讓我們(men) 人類重新審視、認知自己，認知這個(ge) 世界。這倒讓我想起老晝馬（晝馬輝夫）的那句話：光是物質的膠水，把光發展起來了，你才能真正的認識物質的本質。”

結語

“我們(men) 的學生正處在一個(ge) 很好的時代，經濟快速發展，物質條件富足。作為(wei) 學生，要打破範式禁錮，擁有獨立的人格和獨立的思想。因為(wei) 當你成為(wei) 這個(ge) 世界上‘唯一’的時候，你才能獨立的思考社會(hui) 應該發展的方向和他應該擁有的社會(hui) 形態，站在更高的角度，明辨是非，不為(wei) 各種輿論、利益所誘惑，而真正為(wei) 著你的人生價(jia) 值去奮鬥。”

采訪最後，劉旭對學子們(men) 提出了這樣的期盼。正如他在浙大教師個(ge) 人主頁中介紹自己的那樣“一名教師，一名希望與(yu) 年輕人共創明天的老師。”他的所學、所做、所想，最終都是為(wei) 了更好地培育光學人才，積蓄光學“後浪”。

延伸閱讀：一脈相承的世界光學發展軌跡

在采訪中，劉旭教授還分享了世界光學發展的軌跡，頗為(wei) 有趣，筆者將此處作為(wei) 延伸閱讀分享給大家。

1590年，荷蘭(lan) 人研製出了世界上第一台複式顯微鏡；1609年意大利的伽利略發明了第一台天文望遠鏡；1678年，英國的胡克發現了胡克定律；1687年牛頓定律問世……但是這些成就很快便在當地沒落了，真正傳(chuan) 承下來的隻有德國。

做光學鏡片的卡爾･蔡司、完成了大部分光學成像設計理論的恩斯特·卡爾·阿貝和做玻璃的奧托·肖特組成了絕配，在德國耶拿（Jena）成立了蔡司公司。德國的精密光學便從(cong) 這開始迅速發展起來，他們(men) 也成為(wei) 了現代係列光學的鼻祖。

二次大戰後，德國被分為(wei) 東(dong) 德和西德，耶拿劃歸為(wei) 東(dong) 德。美國在東(dong) 西德快分開之前，從(cong) 耶拿轉移了一批科學家，至此，美國光學工程開始發展；蘇聯占領了東(dong) 德，將東(dong) 德的光學技術轉移到了蘇聯的列寧格勒（現在的聖彼得堡），成立了光學研究院，蘇聯的光學工程也開始發展；尼柯爾（尼康的前身）聘請幾名德國光學技師，成立了日本第一家光學企業(ye) ，開始生產(chan) 鏡頭。

而我們(men) 其實也算是一脈相承。“戊戌變法”之後，清政府派出的留學生正是留學德國，帶回了德國光學思想，撰寫(xie) 著作、開辦兵工廠、組建教學課堂，形成了現代中國光學體(ti) 係的雛形。