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光学名人
龚祖同

龚祖同,光学家。中国光学玻璃、纤维光学与高速摄影的创始人,中国应用光学的开拓者之一。

人物生平

龚祖同 (1904 11.10 - 1986 06.26)

龚祖同在天文光学仪器、电子光学及光电子学等方面也做出了重要贡献。早年从事过实验核物理方面的研究,晚年从事过光子结构的研究。

幼年生涯

龚祖同,1904年11月10日生于上海市川沙县一个小学教师家庭。幼年随父亲上小学,常过黄浦江,看到满江都是外国轮船,心里很难过。总想着,哪一天江上的船能飘中国国旗,幼小的心灵里埋下了科学救国、实业兴国的种子。1917年以优异成绩入江苏省立第一师范学校,成绩屡屡领先。1926年考入清华大学物理系。

龚祖同带着母亲以土地作抵押借来的钱和科学救国的强烈愿望进入清华大学。他奋发攻读,1930年以优异成绩毕业,留校任教。1932年进清华大学研究生院,师从我国实验核物理先驱赵忠尧,研究伴随硬γ射线反常吸收的二次γ辐射。

求学生涯

1934年,龚祖同怀着填补空白、为祖国国防做贡献的愿望,赴德国柏林技术大学(现称柏林工业大学)深造。两年毕业,获“优秀毕业生(Auszeichnung)”荣誉和特准工程师称号。此后即在该校攻读工程博士学位,1937年底完成论文。因抗日战争爆发,国内急需军用光学仪器,龚祖同放弃答辩,于1938年初回国,参加了我国第一个光学工厂——昆明兵工署22厂(也称昆明光学仪器厂)的组建工作。

任职主任

1939年冬,龚祖同奔母丧回上海。他利用上海工业基础好的条件试制光学玻璃。后受敌伪迫害,乔装逃出上海。1941年回到昆明兵工署22厂任制造主任。

1942年,龚祖同到贵阳创建贵阳兵工署53分厂,再度试制光学玻璃,自任厂主任,直到抗战胜利。

1945—1948年,龚祖同任秦皇岛耀华玻璃厂总工程师,从事平板玻璃生产的恢复与改进工作。

1948—1950年,龚祖同任上海耀华玻璃厂总工程师。

1951年,龚祖同应中国科学院长春仪器馆馆长王大珩的邀请调该馆工作,任研究室主任,负责研制光学玻璃。

1958年他带领研究生王乃弘等开展了红外夜视技术与电子光学方面的研究工作。

从1960年开始,龚祖同担任2.16米天文望远镜研制组的负责人。

1962年,龚祖同奉命来到西安,协助组建中国科学院光学精密机械研究所西安分所(后曾数次易名,先后称中国科学院西安光学精密机械研究所、兰字827部队等),并担任所长,直到1984年。调任西安后,龚祖同的主要精力用于研究高速摄影技术和纤维光学。

曾在长春理工大学(原长春光学精密机械学院)任职、任教。

实现夙愿

1979年,龚祖同以75岁高龄加入中国共产党,实现了自己20余年的夙愿。

龚祖同历任第三届全国人民代表大会代表、中国人民政治协商会议第二、四届陕西省委员会副主席。1981年当选中国科学院学部委员。曾任中国科学院西安分院副院长(1980—1986)、中国光学学会副理事长(1979—1984)、中国光学学会名誉理事(1984—1986)、中国科学院西安光学精密机械研究所名誉所长(1984—1986)、陕西省光学学会理事长(1980—1986)、陕西省物理学会理事长(1978—1981),国家科委光学及应用光学学科组副组长(1979—1986)、国防科工委夜视技术顾问(1981—1986)、国际高速摄影与光电子学会议的中国国家代表(1978—1984)。

简历

1904年11月10日 生于上海市川沙县。

1926—1930年 在清华大学物理系学习,获理学学士学位。

1930—1932年 任清华大学物理系助教。

1932—1934年 清华大学物理系读研究生。

1934—1936年 在德国柏林技术大学(即柏林工业大学)学习,获“优秀毕业生”荣誉及特准工程师称号。

1936—1938年 在德国柏林技术大学攻读博士学位。

1938—1939年 任昆明兵工署22厂(昆明光学仪器厂)设计专员、制造主任。

1940—1941年 任上海光学玻璃厂工程师。

1941—1942年 任昆明兵工署22厂(昆明光学仪器厂)制造主任、工程师。

1943—1945年 任贵阳兵工署53分厂主任。

1945—1948年 任秦皇岛耀华玻璃厂厂务主任、厂长兼总工程师。

1948—1950年 任上海耀华玻璃厂总工程师。

1951—1956年 任中国科学院长春仪器馆研究员、研究室主任。

1956—1962年 任中国科学院长春光学精密机械研究所(前身为长春仪器馆)副所长。

1962—1984年 任中国科学院光学精密机械研究所西安分所(后更名中国科学院西安光学精密机械研究所)所长。

1984—1986年 任中国科学院西安分院副院长,中国科学院西安光学精密机械研究所名誉所长。

1986年6月26日 逝世于西安。

人物轶事

核物理学探索者

1930年,赵忠尧发表了伴随硬γ射线反常吸收的不同于康普顿散射的二次γ辐射方面的论文。1932年到1934年,龚祖同作为赵忠尧的研究生,对二次γ辐射做了深入研究,发表了《伴随硬γ射线反常吸收的二次γ辐射的波长》和《赵忠尧、龚祖同致Nature杂志》,对赵忠尧发现伴随硬γ射线反常吸收的二次γ辐射之后国际学术界在理论上所做的不同推测和解释做了实验验证,并指出Thcγ射线的瑞利散射并不存在。由奇元素Al、Sb和偶元素Zn、Pb所产生的二次γ辐射的硬度差别探测不出来;所观察到的软成分波长25.4x.u(X射线单位=0.1nm)可用正负电子对的湮没解释,Pb、Sb后向波长13.8x.u的硬射线可以解释为散射的正负电子产生的连续γ辐射。

应用光学开拓者

正当龚祖同在实验核物理的前沿取得初步成绩并满怀信心开拓前进时,祖国的需要改变了龚祖同的科学生涯。

“九一八”事变后,日本加紧侵略中国,战争的乌云笼罩华北。时任清华大学物理系主任的叶企孙,看到对军事极为重要的应用光学国内尚属一片空白,十分焦急。1934年,留美公费考试中恰好有一名应用光学名额,他决定动员能刻苦钻研并初露锋芒的龚祖同去报考。他对龚祖同说,应用光学在国防上很重要,我国还是空白,留美公费考试中有一个应用光学名额,望能报考。“是空白,我就去填补。”龚祖同毅然接受了这个决定他一生专业方向的提议,被录取为美国罗彻斯特大学应用光学直读博士学位的公费生。后来,导师赵忠尧指出,德国光学在世界上领先,不一定去美国。龚祖同接受了这个建议,于1934年夏,经西伯利亚去德国柏林技术大学(现称柏林工业大学),开始了他研究应用光学的生涯。

1936年,龚祖同以“优秀毕业生”的荣誉自该校毕业并获特准工程师称号,随即在应用光学专家F.维多特(Weidort)教授的指导下从事工程博士学位的论文工作,题目是“光学系统高级球差的研究”。这项研究的意义在于开始了我国高级像差的研究,并为把光学设计引入我国奠定了基础。在攻读博士学位期间,为了学到更多的光学仪器生产知识,龚祖同经常到德国的光学工厂实习、工作。1938年初,他回到灾难深重的祖国,立即投入了昆明光学仪器厂的筹建工作,决心尽快为抗日将士制造出双目军用望远镜。

制造双目望远镜的第一关是光学设计。龚祖同采用德国的设计技术,使用当时国内仅能找到的一台电动计算机,很快完成了设计。为了在中国传播德国先进的光学设计技术,他将有关技术传授给3名西南联合大学的学生。

制造双目望远镜的第二关是加工与装调。当时没有能够加工光学镜头的中国技工。龚祖同从建立设备、邀请瑞士技师培训工人做起,克服日本侵略带来的物质条件上的种种困难,一步步向成功迈进。在全国高昂的抗日热忱的支持下,仅用了半年多时间就制造出了中国第一批军用双目望远镜,有力地支援了抗日战争。龚祖同的这项工作不仅实践了他科学救国的理想,也与当时迁到昆明的北平研究院物理研究所的严济慈、钱临照等试制显微镜的工作一起,开创了中国近代光学设计与光学仪器制造的历史。中华人民共和国成立后,第五机械工业部建立了几个光学仪器厂,其中的技工大多都是昆明光学仪器厂的第二、三代,甚至第四代技工。

龚祖同的脚步从不停顿。在完成双目望远镜的试制、生产后,他又试制了机枪瞄准镜,参与试制了倒影测远机。1958年,他指导研究生王乃弘试制成功中国第一只红外变像管并制成了中国第一架红外夜视仪,随后推广至云南光学仪器厂,武装了火炮及重机枪。1960年又试制成功使用多碱阴极的可见光静电聚焦三级串联像增强器,用于被动式微光夜视,即一种无需照明、仅依靠微弱的月光及星光观察的夜视技术。这开创了中国的夜视技术的历史,为我国微光夜视技术的发展奠定了基础。龚祖同担任国防科工委夜视技术顾问,直至1986年逝世。

19581960年,龚祖同主持研制成我国第一台透射式电子显微镜。

1960年,龚祖同担任研制2.16米天文望远镜的技术负责人。随后为其中间试验品60cm望远镜的设计、加工、装调奔波。由于“文化大革命”的影响,这项工作拖延了17年。由于龚祖同促进修改,最终于1976年成为一台有用的望远镜。这项工作为制造中国的天文望远镜培养了一批专业人才。遗憾的是,当2.16米天文望远镜于1989年矗立在河北省兴隆县山上开始探索宇宙的奥秘时,龚祖同已经与世长辞。

玻璃工业奠基人

龚祖同深知,不能生产光学玻璃,光学工业难为无米之炊。依靠进口玻璃,中国的光学工业不可能真正独立。因此,从依靠进口光学玻璃制成军用双目望远镜起,自行生产光学玻璃就成了他魂牵梦绕的目标。

1939年冬,龚祖同奔母丧回上海,考虑到上海轻工业发达,他用自己公费留学节省下来的400英镑及同学的资助,于1940年初开始在上海小规模试制光学玻璃。不久,被日伪军以“跟内地勾结,购买军火”的罪名逮捕。日本侵略军计划把这位“年轻的光学专家”送往日本为他们效力。由于重庆国民政府设法营救,龚祖同得以乔装逃出上海,返回昆明。第一次试制光学玻璃失败。

回到昆明光学仪器厂,龚祖同仍牵挂着光学玻璃的试制。他总希望早日试制成功,以此支援抗日并报答人民的培育之恩。1942年,他到贵阳东边找到红岩冲地址,在此建造简易厂房,开始试制光学玻璃,并派人到美国标准局学习。日本投降后,当局者认为光学玻璃可以从美国进口,自己不值得搞,因而撤销了贵阳试制厂。龚祖同第二次试制光学玻璃宣告失败。

1945年10月,龚祖同为了实现其试制光学玻璃的夙愿,从兵工署转入资源委员会,参与接收秦皇岛耀华玻璃厂并担任该厂总工程师。他到该厂的目的之一是找机会试制光学玻璃。到该厂之后,等待他的首先是恢复日本侵略军撤走全部技术人员后停产的平板玻璃生产,解决全厂员工的吃饭问题。1948年,正当耀华厂有条件试制光学玻璃时,秦皇岛面临解放,时局混乱,龚祖同不得已转道天津赴上海耀华公司。第三次试制光学玻璃的愿望又成了泡影。幸运的是,他在上海耀华厂认识了在英国获得博士学位回国的王大珩。

中华人民共和国成立后,王大珩任中国科学院长春仪器馆馆长。他对于光学玻璃重要性的认识,与龚祖同可谓“英雄所见略同”。1950年,王大珩从东北人民政府申请了40万元拨款,邀请龚祖同去长春攻关。此事对于龚祖同不啻如鱼得水。他当时的心情,用他暮年所写的回忆录中的话说:“这时我感到非常兴奋,下定决心,誓将光学玻璃试制成功。艰难困苦无所惧,赴汤蹈火也甘心。”从1951年春到长春提出试制车间设计任务书起,龚祖同奔走联系建筑设计与施工。当年动工,当年完成。1952年定制特型炉材,建造炉窑。7月制造大坩埚,10月中烤炉,几次坩埚破裂失败。龚祖同知难而进,屡败屡战,日夜生活在炉边,全身心灌注在工作中。1952年除夕,第一次获得了300升(一大坩埚)K8光学玻璃。接着又成功了两坩埚。

1953年的新年是龚祖同一生最感幸福的日子。他历尽艰辛,终于实现了自己的宏愿,开创了中国自行生产光学玻璃的历史。接着是巩固、提高,开发新的品种。由硼冕玻璃到火石玻璃,再到钡冕玻璃。在工艺上从经典法发展到浇铸法。与此同时,他们接待了全国各地的代培人员并供给资料。从北京而南京而上海,毫无保留地提供了图纸和配方。这是最无私、最彻底的奉献。为了解决国内急需,他们有时甚至把自己的试制车间供工业部门生产之用。中国的光学玻璃工业从此诞生。

从1951年春提出光学玻璃试制车间的规划到1958年转而研制红外变像管,龚祖同为中国光学玻璃的试制与推广生产整整工作了7个年头。1957年他发表了《光学玻璃熔制的发展及有关原理》一文,对其7年来熔制光学玻璃的经验作了科学的总结。1962年龚祖同担任西安光学精密机械研究所所长,又指导所里的青年科技人员熔炼出一系列耐辐射玻璃品种,并转交有关工厂生产,为中国的原子能工业做出了贡献。

纤维光学倡导者

纤维光学是研究光在导光纤维中传输的理论和技术的一门学科。今天,光学纤维已经广泛应用于光纤通讯及许多传像场合。而在60年代初,纤维光学在中国还是空白。龚祖同以其对于科技新苗头的敏锐洞察力,在任职西安光学精密机械研究所所长后不久,于1962年毅然成立了中国第一个纤维光学研究室,组织、指导年轻的科技人员从设计制造拉丝设备做起,于1964年成功地拉出了中国第一根导光纤维,制成了第一根传光束和第一根传像束。随后,为推动纤维光学事业在中国的发展,他又在1964—1966年间,陆续把拉制导光纤维的技术推广到北京、南京等地。中国的光学纤维工业由此起步。

1972年,龚祖同在纤维光学研究的基础上,又紧跟国外的发展,倡导开展自聚焦透镜(一种利用折射率沿径向按抛物线分布,光线在其中按正弦曲线行走而周期性聚焦的材料制成的成像元件)的研究。随后,该所开展了自聚焦透镜成像理论、像差理论及制作工艺的系统研究,开发了不少实用元、器件。龚祖同本人提出锥形自聚焦光纤及锥形自聚焦光纤网格板的设想。1978年,在东京举行的第十三届国际高速摄影与光电子学会议上,龚祖同发表了《锥形自聚焦光纤在高速网格摄影中的应用》一文,受到与会同行的高度重视。

1984年,纤维光学与集成光学的研究在中国已有一定规模,为促进这方面的学术交流与协作,龚祖同倡议建立中国光学学会纤维光学与集成光学专业委员会。这一倡议获得同行的热烈响应和中国光学学会的首肯。龚祖同被推选为该专业委员会的首届主任。

高速摄影创始人

1962年,根据钱三强、王淦昌等建议,经聂荣臻批准,成立了为“两弹”研制服务的中国科学院光学精密机械研究所西安分所,并调当时任中国科学院长春光学精密机械研究所副所长的龚祖同担任所长。龚祖同一向以国家需要为己任,更何况年轻时探索过核物理。他于1962年3月满怀激情走马上任,开始了为中国高速摄影建功立业的征程。

龚祖同重任在身,一往无前,领导当时刚刚走出校门的年轻科技工作者奋战一年,为反应堆研制了热室潜望镜,为中国首次核试验研制了3台克尔盒多幅高速摄影机和3台转镜式等待型分幅高速摄影机。经现场使用,它们都获得了重要图片。在此后的岁月里,在龚祖同的领导下又陆续研制成功速度从每秒几十幅到2000万幅的间歇式高速摄影机、棱镜补偿式高速摄影机、等待型转镜高速摄影机、同步型高速摄影机、狭缝式高速摄影机以及不同时间分辨率的转镜型扫描高速摄影机和小型电影经纬仪等。

龚祖同受1958年研制成功红外变像管的影响,对于我国核科学家王淦昌所提的在西安光学精密机械研究所研制变像管高速摄影机的建议十分敏感。从1964年春起,他就组织力量开展了变像管高速摄影技术的基础性研究,包括光电阴极的研制、宽束电子光学的研究、变像管的设计、制造以及控制电路的研制。从1969年起直至龚祖同逝世,陆续研制成功短磁聚焦的高速摄影变像管、长磁聚焦电偏转的扫描管、静电聚焦电偏转的扫描分幅两用管、皮秒时间分辨率的扫描管以及磁聚焦的多级串联像增强器与静电聚焦级联像增强器等。龚祖同本人在高速摄影信息论、新型高速摄影原理的研究方面也颇有建树。前面提及的“锥形自聚焦光纤在高速网格摄影中的应用”就是一个例证。

由于龚祖同在高速摄影与光电子学方面的杰出贡献,1978年荣获全国科学大会授予的技术重大贡献先进工作者称号,1985年获国家科技进步特等奖,在“现代国防试验中的动态光学观测及测量技术”中的7名个人获奖者中名列第二。1980年中国光学学会高速摄影与光电子学专业委员会成立,龚祖同理所当然地被推举为委员会的主任。

当中国向外部世界开放的时候,美国同行对于中国科学院西安光学精密机械研究所在高速摄影方面的成就极为赞赏,授予龚祖同1981年度美国光声成就奖。

龚祖同的一生贯穿着炽热的爱国精神。他一生事业的变迁都与祖国的需要密切相关。他放弃唾手可得的博士头衔,提前回国为抗日将士研制军用双目望远镜;他百折不挠,终于开创了中国光学玻璃工业的先河;为了满足祖国核武器试验的需要,他以几近“耳顺”之年来到祖国的大西北开创高速摄影事业,其间不止一次带队跋涉于沙漠中的试验基地……。龚祖同在其晚年所写的回忆录中,当谈及他1952年除夕熔炼光学玻璃成功时的心情时写道:“一生的重担从此获得初步解脱,这是我一生最幸福的日子,此生此世永志不忘。”其爱国热忱由此可见一斑。

龚祖同一生十分重视年轻人才的培养和选拔。早在抗战时期,他就在自己工作的工厂里设过“龚祖同奖金”,奖掖后进,培养人才。愈到晚年,对此关切愈甚。1983年,他以79岁高龄,不辞长途跋涉,不畏酷暑,去中国科学技术大学九系为研究生讲授“高速摄影概论”达半年之久。1985年年底,当他僵卧病榻,靠鼻饲维系生命的时候,仍然关心博士生的招收情况。

龚祖同一生不断进取,从不停步。他活到老,学到老,探索到老。直到暮年,还抱着物质无限可分的信念,着力探索光子的结构,希望对光的二重性问题有所贡献。他一生开创性的研究成果很多,论著相对较少。他为人正直,严以律己,以身作则。他的办公室门上贴有一张告示:“星期天照常上班。每晚7点到9点照常办公。”不论节假日,每天工作三个段落,10个小时,直到病重住院为止。

龚祖同暮年常以王勃“滕王阁序”中的“老当益壮,宁知白首之心;穷且益坚,不坠青云之志”自励。他的言行为“老骥伏枥,志在千里,烈士暮年,壮心不已”作了最好的注解。

主要论著

1 Chao C.Y.Kung T.T.(龚祖同).Letter to the editor.Nature,1933,4:709.

2 龚祖同.伴随硬γ射线反常吸收的二次辐射的波长.清华大学理科报告,1935,3(1):85—93.

3 龚祖同.光学系统的高级像差.柏林工业大学博士学位论文.

4 龚祖同.光学玻璃制造的发展.物理通报,1952,1(4、5、6):196—198.

5 龚祖同.光学玻璃熔制的发展及其有关原理.科学通报,1957(2、3):705—712.

6 龚祖同.高速照相及纤维光学.物理通报,1964(2):49—55.

7 龚祖同.锥形自聚焦(变折射率)纤维在高速网格摄影中的应用.全国第一届高速摄影会议论文集.北京:科学出版社,1978:1—12.

8 Kung Tsutung.Application of fibre(selfocus fibre)to high-speed rasterphotography.Proc.of the 13th international congress on high speedphotography and photonics,1978:812817.

9 龚祖同主编.60厘米试验天文望远镜专集.北京:科学出版社,1980.

10 龚祖同.变折射率光学.应用激光,1983(1):1—3.

11 龚祖同等.高速摄影概论.合肥:中国科学技术大学出版社,1983.

12 龚祖同等.高速摄影总论与间歇式高速摄影.北京:科学出版社,1983.


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