近日，中國計量（liàng）科學研究院（yuàn）量子（zǐ）部（bù）主任錢進，因在建（jiàn）立國家長度基準（zhǔn）中做出突出貢獻而成為享受國務院特殊津貼（tiē）的專（zhuān）家。那麽，建（jiàn）立我國新一代國家長度基準有何重大意義？我國計量工作者為此付出了哪些艱辛？２００４年１２月２６日，記（jì）者專程進（jìn）行了（le）采訪。 錢進興奮地告訴記者說，作為國家長度基準的６３３ｎｍＨｅ－Ｎｅ激光穩頻裝置，對外代（dài）表國家參加國際關鍵比對，保證其國際一致性（xìng）；對內開展檢定（dìng）、校準和檢測等量值傳（chuán）遞，是我國長度量值溯源的基準。 在研究（jiū）新一代長度國家基準（zhǔn）的過程中，體現這種設計思想的碘分子穩頻激光係統和蘭姆凹陷穩頻激光係統（tǒng）已被用於多種精密測量儀器中。這標誌著高精度穩頻激光係統（tǒng）的研（yán）究（jiū）已經進入實用階段。 這看似簡單的６３３ｎｍＨｅ－Ｎｅ激光穩頻裝置，卻讓我國計量工作者付出了數十年的努力。 空白８０年 人們知道，長（zhǎng）度單位米是基本（běn）單位之一。關於長度單（dān）位米，曆史上曾先後有過（guò）３次不同的（de）定義。１８８ ９年（nián），在第一屆國際計量大會上通過的米定義（yì）為：米的長度等於鉑（bó）銥合金國際米原器兩端中間刻線間的距離。 這樣的米定義，複現量值的不確定（dìng）度隻能保持在１．１×１０－７。 邁克爾遜幹涉儀的發明，導致米定義從機械長度標準向（xiàng）光（guāng）學長度（dù）標準的過渡。 世界上第一台激光器出現同（tóng）樣是基於能級躍遷的原理所產生的輻射光源，因其突出的（de）優點，立即引起了人們極大的興趣（qù）。１９８３年第十（shí）七屆國際計量大會作了（le）最新的一次修改（gǎi），將米定義為：米（mǐ）是光在真空中在１／２９９７９２４５８秒時間間隔內所傳播的程長。 由於頻率（或波長）穩（wěn）定的激光光（guāng）源其頻率（或波長）具有極高的穩定度和複現性，完全能夠滿足複現米定義的要求，因此，在現行米定義的複現過程（chéng）中，作為波（bō）長（zhǎng）基準裝置的（de）穩頻激光係統扮（bàn）演了（le）十分（fèn）重（chóng）要的角色。目（mù）前，在世界範（fàn）圍內，現行有效的激光波長（zhǎng）基準共有１２個。其（qí）中，１２７Ｉ２飽和吸收穩頻６３３ｎｍ激光波長（zhǎng）標準是（shì）我國和國際上（shàng）目前最重要的也是使用頻度（dù）最高的波（bō）長標準。 據（jù）錢進介紹（shào），米的３次不同定義反映了不（bú）同曆史時期科學技術的（de）發展（zhǎn）水平，體現了經典物理、近代物理和現代物理研究的最新成果，同時勾畫出了長度計量基（jī）準從實物基（jī）準向自然基準（zhǔn）變更並提高的曆史軌跡。然而，令人遺憾的是，由於（yú）國力貧弱和技術的（de）落後，當國（guó）際計（jì）量大會向全世界公布前兩（liǎng）個米定（dìng）義時，對（duì）於前者，中國沒有條件實施，對於後者，隻能（néng）憑借進（jìn）口設（shè）備開展工作。也就是說，在長度單位米存在的近８０年的時間裏，中國實際上沒有自己研製的長度基準。 追趕世界的腳步 ２０世紀６０年代，中國計量科學研究（jiū）院開（kāi）始對長度基準進行研究，我國長度基準研製開始起步。經曆了最初的Ｈｅ－Ｎｅ激光器（qì）器件研製（zhì），一次諧波穩（wěn）頻係統的研製，並用所掌握的技術將激光頻率穩定到激光增益輪廓的（de）極（jí）大值點（蘭姆凹陷激光（guāng）出現之前（qián）），極小值（zhí）點（蘭姆凹陷點），氖（nǎi）分子飽和吸收峰，甲烷分子飽和吸收峰等過程後，時光進入２０世紀７０年代，我國計量（liàng）科研人員開始進行碘分子飽和吸（xī）收和三次諧（xié）波穩頻技術穩定６３３ｎｍ激光波長的研究課題，目的（de）是（shì）建立（lì）中國的國家（jiā）長度（dù）基準。到了７０年代末（mò），碘分子飽和吸收穩頻（pín）激光係統完成（chéng）研（yán）製，中國成為世界上較早掌握這（zhè）種（zhǒng）技術（shù）並擁有這種激光係統的國家之一。這意味著中國憑借自身的力量結束了這段沒有長（zhǎng）度基準的曆史。 令人欣（xīn）喜（xǐ）的（de）是，在此基礎上，不（bú）僅在基準激光方麵（miàn）相繼完成了甲烷分子飽和吸收的３．３９μｍ 波長基準、碘分子飽和吸收的６１２ｎｍ波長標準、６４０ｎｍ波長標準等，還開發（fā）了應用於（yú）長度計量方麵的６３３ｎｍ蘭姆凹陷穩頻激（jī）光係統，應用於光通訊方麵的１．５μｍ塞曼效應穩頻激光（guāng）係統等（děng）。 此後（hòu），在（zài）８０年代、９０年代通過與德國ＰＴＢ的交往（wǎng）、合作和世界銀（yín）行貸款的支持，相繼開展了６３３ｎｍ波長基準的技術改造和５４３ｎｍ波長基準的建立等課題（tí）的研究在穩頻激光係統的研（yán）製（zhì），長度基準的日常維護和技術改進的過程中，逐步（bù）形成了自己的技術（shù）特點（diǎn）。 載入史冊的成績 進入２０世紀９０年代以來，６３３ｎｍ穩頻Ｈｅ－Ｎｅ激光被（bèi）廣泛使用。除了在傳統意義上用於計量標準的目的外，也開始進入到一些有特殊精度要求的測（cè）量係統中。雖然與其他種類的穩頻激光相比，碘穩頻激光的計量技術性能更為優越，但是結構複雜，操作困難。針對這一情況，計量工作者在設計新的碘穩頻激光係統時，無論是在機械結構還是在電（diàn）路設計上，都有了創新（xīn）。 新的碘穩頻激（jī）光係統在結構上主要由（yóu）激光器和（hé）頻率伺服係統兩部分組成。實驗室自行研（yán）製組成激光器的（de）增益管和（hé）碘室。 為了（le）解決激光支架的可調性（xìng）和穩定性（xìng）的矛盾（dùn），錢進和同事們反複摸索、設計出了（le）獨特的激光支架采用雙層剛性結構，即輔助（zhù）支架和主體支架（jià）相結合的結構。這種結構增（zēng）加了調（diào）節端的接觸麵積，降低了壓強，從而（ér）減（jiǎn）小了（le）機械變形及不穩定因素。 根據碘穩頻（pín）６３３ｎｍＨｅ－Ｎｅ激光器的工作特性而設計的伺服（fú）係統（tǒng）中的數（shù）字邏輯電路和（hé）相關的模擬電路，它所提供的激光工作狀態的自動搜索和碘吸收峰的主動識別的特殊功能，使基準裝置一改沿用了近２０年的傳（chuán）統操作模式，對激光器（qì）的工作狀態不需要人（rén）為的判斷，避免了複雜的操作程序。 我國計量科研人員還（hái）自主研發了基準（zhǔn）中的重（chóng）要器件（jiàn）。目前，有關Ｈｅ－Ｎｅ激光穩頻係統中涉及到的（de）所有（yǒu）技（jì）術關（guān）鍵都能在我國計量院的實驗室內得到解決，碘穩頻激光係統整機和係統中的一些重要（yào）器件，比如Ｈｅ－Ｎｅ激（jī）光增益（yì）管（guǎn）、碘分子（zǐ）吸收室等，還提（tí）供給（gěi）了德國、西班牙、日本和朝鮮等國家。係統建立後所開展的激光（guāng）波長校準的服務範圍不僅（jǐn）擴展到港澳台地區，還擴展到越南、朝鮮、泰國等周邊國家。 更多的專業術語、專業技術也許不好理（lǐ）解，但我國長度基準不（bú）僅實現了零的突破，而且躍居國際先進水平，這一點已（yǐ）經載入史冊。