姜文汉,1936年5月生,浙江平湖县人,1958年毕业于哈尔滨工业大学后,先后在中国科学院长春机械研究所和光机研究所工作,1971年9月至今在中国科学院光电技术研究所工作。现任光电所研究员、博士生导师,中国科学院自适应光学重点实验室学术委员会主任,四川省决策咨询委员会成员,总装备部科技委顾问,863计划领域专家委顾问。
1960年代初,在长春光机所参加国内首台大型光电经纬仪的研制,验证了我国光学权威王大珩先生摩擦驱动实现大型转台平稳驱动的方案,发明三点法测量方法,解决大型轴承平面度测量的难题。1971年到四川参加建设光电技术研究所,并先后主持研制中国第一套固定式弹道测量设备---弹道相机,第一台光刻机----接近/接触式光刻机。1979年在国内开拓自适应光学技术研究,1980年组建中国第一个自适应光学研究室。
自适应光学是国外1970年代刚出现的一门新兴学科。它通过实时探测、控制、校正光学系统的波前误差,从而使大型望远镜等光学系统具有自动适应环境变化、克服大气湍流等动态干扰并始终保持理想工作性能的能力。由于这一新技术的发展,使几百年来一直困扰传统光学界的光学系统受环境动态干扰而降低观测能力的难题有了解决途径。
1977年中国科学院科学规划讨论会上,姜文汉提出开展自适应光学研究的建议并列入规划。他于1979年在国内率先开展自适应光学技术研究,首先致力于自适应光学系统的核心单元——波前校正器和波前传感器基础技术的建立。30多年来姜文汉带领团队建立了全套基础技术,并在此基础上努力拓展其应用。
1982年我国第一套自适应光学系统“七单元线列自适应光学系统”在实验室成功实现闭环,验证了原理和技术路线的正确性。之后他们针对上海光机所刚建立的“神光I”——我国第一个大型激光核聚变装置,研究对“神光I”装置的累积波前误差的校正技术。
1985年,姜文汉带领课题组研制成功“19单元高频振动波前校正系统”,并成功地用于该装置中,校正这一庞大的激光系统中的静态波前误差,校正后静态焦斑能量集中度提高三倍,接近衍射极限。开创了世界上在激光核聚变装置中成功使用自适应光学技术改善光束质量的先例。1994年,美国洛仑斯利弗莫尔实验室才报道了在其“国家点火装置(NIF)”的原理样机中使用自适应光学技术情况,并在报告中说这是中国装置首先使用的“中国方法”。在“神光I”的国家级鉴定中,认为该项技术是“三大具有中国特色的技术之一,也是当时世界上为数不多的实用自适应光学系统”。
在完成激光核聚变装置静态波前误差的校正系统之后,他与团队很快就把主要精力集中到研究大气湍流造成的动态波前误差上来。由于“大气湍流”这种动态干扰的影响,望远镜特别是大型望远镜,在通过大气对星体目标进行观测时,实际分辨力远远达不到理论上所预期的衍射极限。直到自适应光学技术的诞生,这个“难题”才终于有了解决的可能。
在中国科学院的支持下,建立了一套21单元自适应光学系统,成功实现300米水平大气通道的大气湍流动态误差的校正。进而在国家高技术863计划支持下,他主持研制了“21单元星体成像自适应光学系统”。于1990年9月在云南天文台首次实现对星体的大气湍流校正成像。在光能微弱到每子孔径在每探测周期内只能接收到95个光子时仍能有效校正,星象的宽度接近衍射极限,像斑中心抖动小于0.05角秒,清楚地分辨出未校正前不能分辨的“双星”,使我国成为继美国和欧洲之后世界上第三个实现星体目标实时校正成像的国家,标志我国在自适应光学领域的研究跃居世界前列。获1993年中科院科技进步一等奖、1994年国家科技进步二等奖。
为把自适应光学技术推向更高发展阶段,姜文汉领导他的实验室与北京天文台和日本国立天文台合作,建立“2.16米望远镜红外自适应光学系统”,将其装到北京天文台2.16米天文望远镜上,用于高分辨率红外天文观测。该项目是国家“863计划”“八五”期间15个重大项目之一。标志着我国自适应光学高分辨率观测技术和红外天文成像观测技术达到国际先进水平。获1999年中科院科技进步一等奖。
为了将自适应光学技术推广到医疗健康等民用领域,他们又开辟了人眼视网膜高分辨成像自适应光学技术。姜文汉与他的团队于1997年在国内开展该项技术研究,先后突破微小变形镜研制、人眼像差高精度测量等关键技术,于2000年建立了世界上第一套基于整体集成式微小变形镜的19单元人眼视网膜成像自适应光学系统。该系统获得可分辨直径为3~4μm左右视网膜细胞以及视网膜毛细血管图像,分辨率比现有最先进的同类仪器高一个量级,接近人眼衍射极限。使我国成为世界上继美国之后第二个利用自适应光学技术实现人眼视网膜细胞级成像的国家。进而他们又研制成功国际上首台进入临床的视细胞分辨水平的成像仪并获得国家医疗仪器许可证。该技术的创新突破,提供了一种前所未有的科学工具和高分辨率的研究观测手段,使视觉科学、视觉生理/心理第一次有可能在活体细胞水平上开展研究,同时它也是一种崭新的研究和诊断技术,可在眼科疾病发病机理的研究、临床上疾病的早期诊断等方面发挥其独特的作用。
在上述突破的基础上,他和他的团队先后研制了几十套具有国际先进水平的自适应光学系统, 成功应用于激光核聚变光束控制、星体目标高分辨率观测、光波大气传输校正、活体人眼视网膜细胞级高分辨率成像等领域,使我国在此领域的研究跃居世界先进行列。他领导的自适应光学实验室也因其建立了从关键器件研究到系统研制的全面基础技术,拓展了上述广阔的应用领域,被国外同行誉为“世界上规模最大的自适应光学技术研究群体”。姜文汉也成为我国自适应光学研究领域的开拓者和奠基人。
他先后被邀请到德国、美国、日本和韩国讲学,多次主持有关国际学术会议。他被美国光学学会选为会士(fellow)。
他从863计划筹备时期开始,就积极从事863工作,历任主题和领域专家组(委)成员和顾问,多次向国家相关部门提出重要建议,并得到采纳。他先后培养硕士生、博士生70余名。国内外发表论著300余篇,专著(合著)10余部。发明专利20余件。
2002年获第四届光华工程科技奖。2008年中国科学院“杰出科技成就奖”。先后获国家科技进步奖特等1次、二等3次,国家技术发明二等奖1次,科学院科技进步特等奖1次,一等奖9次。2000年评为全国先进工作者,1995年当选中国工程院院士。