参研世界首块最大光栅，87岁华师教授青松不老！

去年11月14日，中央电视台《新闻直播间》栏目报道：“我国制成世界最大面积中阶梯光栅”，填补了国内空白，技术已达到国际领先水平，并打破了国外的技术垄断。

如此重大的突破，更有我们华师人的一份功劳！今年2月，华师收到了中国科学院长春光学精密机械与物理研究所一封来信，指出华师退休教授梁浩明作为我国光栅刻划机及机刻光栅事业的奠基人，是研制项目技术专家组的首席顾问，多次来到该所参加具体工作，为项目的最终完成做出了重要的贡献！

事情是怎么样的呢？

下面，我们一起来揭开答案吧！

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何为光栅呢？光栅是一种精度很高的分光元件，是各种光谱仪的核心。从光谱学的原理来说，世界上所有物质，只要激发出光来，光谱仪就可以分解此光束，感知到是何物，从而达到了解事物内部构成的目的。

所以，下至如制药厂医药检测、炼钢厂精钢制作、海关检测等行业运作，上至遥远星光的研究，都可通过光谱检测，与标准光谱对比而快速分辨出所含物质。因为光的波长很小，所以光谱仪内含的光栅需要很精准，达到纳米级别，研制难度极大。

光栅面积越大就拥有越高的分光本领，精度越高可获得越精确的光谱分析结果，而面积越大，精度越高的光栅制作，就需要越高规格的衍射光栅刻划机进行工作，因此光栅刻划机也被称为“精密机械之王”。

而梁浩明，则是我国从事光栅事业的第一人。

  一朝结缘定终身，开启光栅长征路  

1930年，梁浩明出生于广州，家里兄弟姐妹共七人，日子过得很清贫，但梁浩明自幼刻苦，品学兼优，高中从广州广雅中学毕业后，成为该校唯一一个保送南开大学的学生。

当时，南开大学经济系很是热门，“我还是走了弯路的。”梁浩明回忆道，“保送时专业是随我挑的，南开大学经济系是最好的，我一看，大家都说南开经济系，就去经济系了。”在经济系就读一年后，因数理成绩极佳，梁浩明又内部转到当时同样热门的机械系，从此跟精密机械工作结缘，一直到如今。

在南开大学就读的四年中，因为家庭经济的原因，梁浩明没有上过街，没有看过一场电影，靠公费支撑生活，日常不过学习运动，提起这段日子，“按现在来讲，是最穷的学生。”梁浩明笑着说，又叹了一句，“我上大学和现在是完全不同的。”

清贫的学生时代，缺少的是娱乐和享受，多的是对知识的渴望和汲取，梁浩明在大学中刻苦学习，成绩名列前茅，与志同道合的朋友组成学习小组，互相勉励，1952年大学毕业后，梁浩明被国家分配至刚刚成立的长春光学精密机械与物理研究所（下简称长光所），成为一名研究员，在这里，他将研制出我国第一台光栅刻划机和第一块衍射光栅。

  “按国家要求，尽力做好”  

“我的这台光栅机是最让我引以为骄傲的。现在光电机、激光什么都有了，我的那台机还能用。这是我最最最高兴的事。”说这句话的时候，八十七岁的梁浩明脸上满溢着自豪与兴奋，近一辈子专心扑在光栅事业上，最让他难以忘怀的，还是他口中所说的那台光栅机，即我国第一台衍射光栅刻划机。

▲我国第一台衍射光栅刻划机

梁浩明开始这项事业的契机，来自于特殊时期国家的号召。1958年大跃进运动在我国展开，各行各业都响应国家号召“超英赶美”，长春光机所也不例外，提出搞“八大件”，也就是研制出八个特别高级的仪器，例如万能测量显微镜，经纬仪等，还定下最高目标——要超越世界水平，在当时的情况下，这是一个很大胆的决定。

1959年，第一批“八大件”做出来之后，长春光机所党委提出来要做出更高水平的仪器。而我国光栅的研究，也就在这时应运而生了，梁浩明解释说：“我就开始查文献，最高级有什么东西，查出来光栅。光栅最早是美国物理学家罗兰研制出来的，1882年研制出世界上第一台光栅刻划机，大家称它为精密机械之王，我觉得这个光栅刻划机水平很高，搞出来可真是一个大跃进。后来所里同意了，因为是我提的，所以我就负责这项研究。后来就成立了光栅研究室，我是研究室室主任。”

 “diffraction grating！就是光栅！”近九十的梁浩明精神很好，脱口而出就是标准的英语，对自己当时的远见深感自豪，“做光栅这个机器叫做光栅刻划机，我提起要做的！”

  跨过重重困难，征服“精密机械之王”  

卯着一股劲儿，1959年提出，1960年我国第一台光栅刻划机和第一块衍射光栅就被研制出来，时间虽短，但中间失败的次数用梁教授的话来说，就是：“千百次啊！拼命做，不断改，失败了无数次啦！”

“白光的中心是绿光，绿光的波长0.5微米左右，一个头发丝大概0.1mm，换成微米大概是100微米，一个头发丝的粗度换成200个绿光的波长，由此可见光的波长很短的，因为光栅是用来分光的，所以它的精度是很高的。”梁浩明说，要测出不同的波长就必须有很高的分辨能力，对光栅的要求也就更高。

要做出如此高精度的光栅，其难度可见一斑。光栅的制作首先需要寻找光学玻璃原件，这种光学玻璃取地密实，在精确检验下不可以存在微小的缺陷，当然还要很平，然后再进行真空镀铝，铝镀层的平面度不能破坏玻璃的平面度，需要通过波长的检查的，之后再将其放置在衍射光栅刻划机上进行刻划。

▲1960年梁浩明在调试第一台衍射光栅刻划机

而在光栅刻划机的研制过程中，需要注意的问题也不少，刻刀要求高，要配备很尖的钻石，需要专门的恒温室，温度精确控制在20℃±0.1℃，还需要高级的减震基础进行减震，保证机器刻度、间距等方面的稳定。

上述列举的种种难题，都是需要梁浩明进行解决的。“1959年我提出来搞光栅刻划机，领导同意后，我就开始画蓝图、设计以及研究机器怎么运作，怎么刻的，运动分度怎么分，环境要怎么样。这当然不是我一个人做的，我是项目负责人，带着大家一起做。”

▲教授展示第一台衍射光栅刻划机蓝图

很快地，在几个月的时间内，他们画出了中国第一台光栅刻划机的蓝图。再将其投放到长光所的车间加工出丝杠、蜗轮、导轨、底座等，大概两年多功夫刻出了第一块光栅。对于这段经历，梁浩明只是轻描淡写，但在当时物资匮乏的情形下，梁浩明及其团队在极其有限的经费的基础上，自己加工，自己刻制，日以继夜憋着一股劲干，其中的艰辛，我们仍能从中窥得一角。

值得一提的是，在光栅制作出来之前，梁浩明从未见过光栅，也没有钱从国外购买光栅，从设计到研制成功，全都是梁浩明通过阅读美国光学杂志及相关文献自己研究出来的，直到第一块光栅被刻制出来之后，他才第一次知道光栅是什么样子的。

▲白炽灯下的光栅元件

“这些都是我的宝贝！”梁浩明拿出两块光栅元件，这是当时留存的存在瑕疵的废品，教授给收藏起来，当作纪念。

他把较小块的光栅对准白炽灯，我们能很清楚地看到白光被分解出不同颜色，一排排扫过，夺目绚丽。这块小光栅规格为50mm*50mm，但它的每一毫米内就刻了1200条线。

▲原二号机

从1959年开始进行光栅事业的研究，到1975年，梁浩明协助研究室一共做出了四台中小型衍射光栅刻划机，每一台都有自己的特点。此时，梁浩明已经开始着手设计更高水平的大型高精度衍射光栅刻划机。

其时，由于长光所内部及当时时局所限，梁浩明不得已将手上未完成的光栅事业搁置一旁，这一搁置，就是三十年。

  “老友相骗”，叶落归根  

1979年，梁浩明因为岁数渐长加上身体原因，萌发了回广州老家的念头，长光所几番挽留，这时，他接到了同乡好友刘颂豪的邀请。曾任华南师范大学校长的刘颂豪，当时正在担任学校量子电子学研究所所长，在副所长一职人选上，他想起了同在长光所工作的老乡——梁浩明。

对于这段往事，梁浩明回忆起来仍笑意不减：“他筹备的时候，骗我过来的，怎么回事呢，他说有个机械厂，让我当厂长，就这么骗我过来的。什么机械厂，连一台钻床还有手电钻都没有，就那么一个桌子。”

到了广州之后，梁浩明曾积极寻找能够制作光栅的企业和单位，无奈这个项目投入大回本慢，不得已放弃了这项研究。因为夫人生病及年岁大了，在华师工作四五年后，梁浩明从华师退休。

退休后的梁浩明，尽管没有条件继续光栅事业的研究，但梁浩明有了新的爱好。走进他的书房，略微凌乱的布局中散布着他的作品——既有传神写意的国画，又有挥毫而就的书法，更有独具一格的摄影作品。这些，全部都是他在退休后逐步学习而来的。“怎么样，还可以吧？”梁浩明说，人还是应当有个爱好，内心才会更容易感到充实和满足。

  岩石永立，青松不老  

自梁浩明离开长光所，国内光栅事业发展缓慢，较大的中阶梯光栅更是长期被美国垄断。阶梯光栅分为大中小三种规格，每毫米内刻10条线以下为大阶梯光栅，内刻10-400条线为中阶梯光栅，内刻400条线以上为小阶梯光栅，其中中阶梯光栅被广泛运用在高端光谱仪器中。

2009年，因为我国天文工作的迫切需要，国家播重款启动“大型高精度衍射光栅刻划系统的研制”项目，而这一项目最终落在长光所头上。为保证项目的顺利进行，项目组决定聘请梁浩明为技术专家组的首席顾问。

▲2009年的一号机

“我到了那里就马上把我请进去，在北京科学院总部，我一看，清华大学、上海光机所等好几个单位在那，我想这是在干什么呢。科学院的财务领导一看到我，就说，请这么大牌的人来啊，真够意思。”梁浩明回忆道。

此次项目是要研制出能够刻出大面积光栅的光栅刻划机，在此之前只有美国能够刻出较大的光栅，这次长光所要刻出的光栅刻宽达500毫米，超越美国水平，重新启动光栅刻划研制项目之后，一开始不知道怎么开展，梁浩明每年定期来长光所两次，每次1个月以上，前后三年去往长光所，帮助长光所没有接触过这一工作的人熟悉光栅刻划。梁浩明说，要制成这么大的光栅，需要光栅刻划机连续刻划20天左右，在刻制中保证连续20天不走样，是这次项目最大的难题，也就是如何确保光栅的高精密度。

针对这一难题，梁浩明从影响光栅精密度几个方面出发，如参与设计恒温室防止温度变化带来材质热胀冷缩的影响，对在刻划过程中如何减震以保障机械移动的稳定性提出建议，甚至于用来在光学玻璃上进行刻划的钻石刀，在机械带动下来回刻划的持续和刀子的垂直等等也需要做出考虑。

如此在八年间，梁浩明结合自己先前的经验，在项目的总体方案论证、具体实施方案，关键元器件的设计、加工、检测等方面，提出大量的意见和建议，带长光所重新上路，帮助长光所解决一系列问题，为项目的最终成功做出重要贡献。

▲世界首块最大光栅

2016年11月13日，长光所光栅研究室主任电告梁浩明，经过八年的努力，长光所成功研制出一台世界上刻划面积最大、运行精度最高的衍射光栅刻划机，并利用这台机器制造出世界上面积最大、精度最高的中阶梯光栅，填补了国内这一事业的空白，更打破国外垄断，使我国高端光栅研制不再受制于人。

对这迟来三十多年的喜人成果，梁浩明说：“在这个项目上我有遗憾，不过现在很好，现在补回来了，这件事情是很值得高兴的，完了梦了！不管谁搞，我都特别高兴！

从零开始，从无到有，从我国第一台光栅刻划机的出现，到如今世界最高水平衍射光栅刻划机的成功研制；从第一次制作出一毫米内刻200条线的光栅实物，到如今制作出世界面积最大、精度最高的中阶梯光栅，从梁浩明数十年经历中我们能窥得我国光栅事业的发展历程。创新、坚持、百折不回，是梁教授认为在科研工作中必须具备的品质，而他，也正是如此做着。

八十七岁这一年，他挥毫落笔以自励：岩石永立，青松不老。

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文案丨谢小婉 苏碧莹 董紫妍

摄影丨苏碧莹 谢小婉

执行编辑丨李雨萱

责任编辑丨郑宇云

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