武漢光電國家研究中心：追光馭電攀高峰

具有自主智慧財産權的數字PET技術比傳統設備能更早、更精準地發現包括腫瘤在內的各種病灶，被稱作“癌症預警機”，應用場景廣泛。 冀嫻賢攝

武漢光電國家研究中心超快光學實驗室內，蘭鵬飛教授正在做“阿秒相機”實驗。 本報記者 柳潔攝

武漢光電國家研究中心作為我國首批組建的6個國家研究中心之一，圍繞整合光子學、光子輻射與探測、光電資訊存儲、鐳射科學與技術等方向，開展基礎性、前瞻性、多學科交叉融合的創新研究，取得多項全球領先的技術成果，並成功轉化應用於産業和市場。

華中科技大學被譽為中國光谷的“斯坦福”。2003年，為應對全球光電技術與産業的飛速發展，華中科技大學聯合中科院武漢物理與數學研究所、武漢郵科院、中船重工第七一七研究所，共同組建武漢光電國家實驗室（籌），2017年獲批組建武漢光電國家研究中心。

武漢光電國家研究中心聚焦于資訊光電子、能量光電子和生命光電子三大領域，圍繞整合光子學、光子輻射與探測、光電資訊存儲、鐳射科學與技術、能源光子學、生物醫學光子學、多模態分子影像、生命分子網路與譜學等8個方向，開展基礎性、前瞻性、多學科交叉融合的創新研究，取得多項全球領先的技術成果，並成功轉化應用於産業和市場，已經成為國家科技創新體系的重要組成部分。

給分子電子拍照的“相機”

經濟日報記者在武漢光電國家研究中心超快光學實驗室看到，兩間實驗室的大部分空間都被數台儀器佔據。“你可別小瞧這兩間不大的實驗室，都是我們採購元器件自己研發設計組裝的實驗設備，‘阿秒相機’就在此誕生。”該實驗室現任“掌門人”、80後博導蘭鵬飛説，他們用鐳射做成了幾件事：用鐳射製成快到可以捕捉到電子運動的“阿秒相機”（1阿秒等於10的負18次方秒，是人類目前實驗上實現的最快時間尺度）；用鐳射操控空氣中分子的運動。

“‘阿秒相機’能給氧氣分子做CT，能給電子拍照。”蘭鵬飛介紹，分子、電子的運動速度很快，電子快到一眨眼的時間可以繞原子核轉6500多萬億圈，而他們找到了運用鐳射實現超快成像的方法，能夠為分子乃至更高速的電子拍照。“運用鐳射來捕捉分子電子的運動，就必須有更快的速度，拍攝的對象才能相對靜止。”蘭鵬飛解釋最快相機的原理時説，“這個好比拍電影，電子是演員，我們是導演，鐳射就是最快的‘錄影機’。”

“現在我們不僅給電子拍照，還嘗試用鐳射操控電子的運動。”蘭鵬飛説，目前積體電路上都是電子傳輸，速度已經達到極限，若用鐳射操控電子傳輸資訊，速度可以快上6個數量級，達到目前速度的100萬倍。未來運用到晶片技術上，將使晶片達到驚人的速度。

超快光學實驗室的人員都是80後、90後，但已經走在光學領域的國際前沿。就是在這個實驗室，蘭鵬飛首次提出了雙色光單阿秒脈衝量子調控新機制，利用該機制産生了2.6吉瓦的阿秒鐳射，單脈衝能量迄今仍保持世界第一。

精準的“癌症預警機”

6月4日，與CT、核磁共振並稱為醫學影像“三大件”的PET設備研製又有突破性進展。國家藥品監督管理局公佈《準産批件發佈通知》：“正電子發射及X射線電腦斷層成像掃描系統”通過審批。這標誌著武漢光電國家研究中心研究員、華中科技大學謝慶國教授團隊用19年的心血，凝聚一系列自主原創技術打造的全數字PET進入市場。

“與普通PET-CT的區別就像數位相機和膠片相機，在技術上是質的飛躍，有望帶來PET應用場景的全面革新。”中國科學院院士倪嘉纘表示，全數字PET從關鍵材料、核心元器件到系統整機全部為中國自主研發，是自主創新的代表性成果。

PET是正電子發射斷層成像的簡稱，是一種生化靈敏度極高的核醫學分子影像技術。具有自主智慧財産權的數字PET技術，以“全數字”和“精確採樣”為特點，比傳統設備能更早、更精準地發現包括腫瘤在內的各種病灶，被稱作“癌症預警機”，在癌症、老年癡呆症、帕金森綜合徵等疑難雜症早期檢測領域，具有廣泛應用前景。由於涉及核物理、電子、材料、精密製造、生物醫學等諸多學科，技術門檻高，其關鍵技術和設備市場被少數跨國企業壟斷。

數字PET是一個全新的事物，涵蓋了從原理、系統到應用的整個創新鏈。臨床全數字PET産業化負責人張博介紹，它能發現直徑2毫米、芝麻粒大小的病灶，檢測精度是普通PET-CT的20倍，準確率高達90%以上，患者做一次全身檢查僅需5至10分鐘。該設備的誕生是我國高端醫療儀器領域自主研發零的突破。

近日，首臺腦部專用全數字PET已在中山大學附屬第一醫院裝機，目前，該設備已完成多例腦部成像試驗，將在阿爾茨海默病、帕金森等重大腦疾病中大顯身手。

參與全球競爭的“國家隊”

記者在武漢光電國家研究中心看到，謝長生教授團隊研發的大數據光碟庫，外形就像一個電話亭，裏面最多能放12240張光碟。每張光碟存儲量達到128G，其總容量超過了1.5P（1P是1T的1000倍）。量産後，成本僅為硬碟的50%，保存週期至少30年。這標誌著我國資訊存儲技術有了重大突破，有望打破我國歸檔存儲技術長期被國外壟斷的局面。

武漢光電國家研究中心的定位是站在光電子創新的潮頭，代表國家參與世界競爭。420多名光電一流人才在這裡聚集，研發前沿技術。

通過一套叫MOST的高科技設備，老鼠腦裏的神經和血管結構、有無疾病，一看便知。武漢光電國家研究中心駱清銘教授率隊在世界上首次獲得高解析度小鼠全腦三維連接圖譜。

一塊普通的導電玻璃，用絲網印刷技術，分三層刷上二氧化鈦、二氧化鋯和黑色的碳電極，再填充一些鈣鈦礦材料，就能在家裏發電。韓宏偉教授團隊研發的“印刷太陽能”，讓太陽的光能瞬間轉化成電能，並且比傳統太陽能轉化方式更高效、更便宜。

閆大鵬教授團隊研發出我國首臺萬瓦連續光纖鐳射器。經由一根繡花針粗細的光纖，釋放出的鐳射能量可焊接飛機、輪船。由此，中國成為繼美國後世界第二個掌握此技術的國家。

依託武漢光電國家研究中心，武漢光電工業技術研究院、華中科技大學鄂州工業技術研究院、華中科技大學（蘇州）腦空間資訊研究院三大成果轉化平臺相繼成立，一個個實驗室成果走向市場。

截至目前，武漢光電國家研究中心主持和承擔各類項目課題3000余項，擁有發明專利1438項、實用新型專利243項，孵化高新企業100余家。