红外技术的传奇之路
文 | 《中国科学报》见习记者 江庆龄 记者 徐可莹
1951年初夏，一艘名为“戈登将军”的海轮从美国旧金山出发，驶向中国。当祖国的土地逐渐浮现在眼前，甲板上的年轻人泪水夺眶而出：“祖国，您的游子终于回来了！”这位怀揣着对祖国深切思念的年轻人，正是后来成为中国半导体和红外学科奠基者的汤定元。多年后，每当有人问他为何放弃优越的科研条件回国，他的回答始终如一——为振兴中华贡献自己的力量。
写给元帅的三封信
现代红外科学技术的研究始于20世纪40年代的德国。二战后，德国的红外技术研究停滞，相关成果被美国和苏联瓜分。由于红外技术最初主要用于军事，美国在长达数年的保密状态下进行研究，直到1959年才首次公开部分成果。汤定元是新中国成立后第一批归国的留学生之一，回国后他在中国科学院工作，专注于半导体光学和光电性能的研究。那时，国内对“红外探测器”的认识还处于起步阶段，技术研究几乎为零。汤定元虽然听说红外技术很重要，但也不清楚其重要性何在。然而，他深知红外技术是必须跟进的新兴领域，于是带领团队在国内率先开展硫化铅红外探测器的研究，这一研究被列入了“十二年科技规划”。
为了响应党中央“向科学进军”的号召，汤定元提出科学研究要基于国家实际，面向现实需求。他在1958年给时任国防科学技术委员会主任聂荣臻元帅写信，强调红外探测器对国防和经济建设的重要性。很快，红外技术的研究任务被正式提出。然而，由于经济困难，许多研究被迫中断。汤定元再次致信聂荣臻，呼吁集中全国科研力量攻关红外技术。最终，国家将红外技术与应用光学并列为科研重点，汤定元和他的团队也因此肩负起了“使上海技物所全面转向红外技术”的重任。
冲向蓝天
上海技物所的红外技术发展离不开另一位重要人物——中国科学院院士匡定波。在上海电子学研究所工作期间，他接到了一项紧急任务：研制一种夜间飞机探测技术。后来，这项任务转交给了上海技物所。匡定波意识到，探测器是红外装置的“心脏”，必须先有红外探测器才能进行后续研究。尽管没有现成的资料和设备，团队依然努力探索，最终成功研制出能够接收到2米外点燃卫生香信号的探测器。随着技术的不断进步，我国首套用于歼击机的红外探测装置在上海技物所诞生。
20世纪60年代，上海技物所还参与了“东方红一号”人造卫星的红外敏感光学探头的研制。卫星成功发射后，红外探头传回了清晰的信号，标志着我国在航天用红外器件的自主研发上取得了重要进展。
拔“碲”而起
在周恩来总理提出“要搞我们自己的气象卫星”的号召下，1972年，气象卫星的预研工作启动，上海技物所承担了卫星红外扫描辐射计的研制任务。随着卫星参数的逐步确定，匡定波等人发现美国即将发射的新气象卫星的技术指标大幅提升，必须提升我国的研制标准。于是，上海技物所的研究人员主动加压，着手提升核心部件的性能。
在此过程中，团队决定采用碲镉汞器件进行观测。碲镉汞被誉为红外探测器的“天选”材料，但当时的材料指标与要求相差甚远。面对挑战，方家熊带领团队迎难而上，逐步攻克了材料提纯、合成和检测等难关。1988年，随着“风云一号”气象卫星的成功发射，我国成为继美国之后第二个掌握光导型碲镉汞和辐射制冷技术的国家。
自我施压，瞄准国际前沿
为何我国能在基础薄弱、技术被封锁的情况下，一举攻克碲镉汞器件的难题？这得益于科学家们自我施压、自我超越的拼搏精神。随着红外探测器应用范围的不断拓展，上海技物所将碲镉汞的材料与器件研究工作统一归并，建立了从材料生长到红外探测器元件制备的全链条流程。
在“七五”期间，方家熊将目标定为60像元的线列器件，尽管当时能做出十几像元的红外探测器已经很不容易，但他带领团队克服重重困难，成功研制出60像元器件。此后，180像元的碲镉汞器件研制任务也交给了上海技物所，团队在不到10年的时间里完成了这些看似不可能的任务。
“摸着石头过河”
红外焦平面探测器的研制也在不断推进。早在多元红外探测器阵列研制的起步阶段，汤定元就强调要加大投入，加快“红外焦平面阵列”的研制速度。1994年，科学家何力毅然放弃国外的高薪工作，加入上海技物所，推动红外焦平面探测器的发展。
经过多年的努力，2005年，上海技物所团队研制的大面积碲镉汞材料成功进入太空，标志着我国在红外焦平面探测器领域的首次应用。
“扛红外大旗”
近年来，上海技物所持续攻克大规模、高灵敏、高定量的红外探测器关键技术，相关成果成功应用于民用气象卫星、探月探火等领域。2023年，上海技物所牵头组建的红外探测全国重点实验室正式成立，旨在汇聚全国红外技术领域的顶尖力量，深入开展高水平应用和前沿研究。
从早期的艰难追赶到如今的多点开花，上海技物所的红外技术发展历程是一部跨越70年的传奇。未来，团队将继续努力，解决现有难题，挖掘新问题，为国家的发展贡献更多力量。
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希望本篇文章《前瞻布局，打破壁垒｜红外探测器自主创新的新篇章》能对你有所帮助！
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