武漢理工大學供圖
">姜德生（左）指導學生做實驗。
武漢理工大學供圖
人物小傳
姜德生，1949年3月出生，湖北武漢人，光纖傳感材料與傳感技術(shù)專家，中國工程院院士，武漢理工大學首席教授。被授予“全國優(yōu)秀教師”“全國先進工作者”等榮譽，獲得國家技術(shù)發(fā)明獎二等獎2項、國家科技進步獎二等獎2項、國家科技進步獎三等獎1項等多個獎項。
光纖傳感是以光波為載體，光纖為媒質(zhì)，感知和傳輸外界被測量信號的新型傳感技術(shù)。與在互聯(lián)網(wǎng)中得到廣泛應(yīng)用的光纖通信不同，一些人對光纖傳感的概念比較陌生。上世紀70年代，光纖傳感技術(shù)出現(xiàn)不久，姜德生還是一名普通老師。憑借對技術(shù)的敏感，他察覺到光纖傳感的重要意義：“光纖傳感可以給工程建設(shè)加載‘神經(jīng)系統(tǒng)’，讓人們提前感知風險?！?/p>
多年來，姜德生帶領(lǐng)團隊打破國外技術(shù)封鎖，使光纖傳感技術(shù)在我國從無到有、從有到優(yōu)，在國際上實現(xiàn)了從“跟跑”向“并跑”“領(lǐng)跑”的轉(zhuǎn)變。
從無到有，自主研發(fā)打破壟斷
1978年，一場12級臺風登陸廣州，很多負責高層建筑位移監(jiān)測的電子設(shè)備因受到電磁干擾而癱瘓。如何實現(xiàn)不通電監(jiān)測，成為業(yè)界的關(guān)注點。
“光纖通信能抗電磁干擾，光纖傳感肯定也可以?！苯律?。光纖具有不帶電、體積小、抗電磁干擾、抗輻射性能好等優(yōu)點，同時還對溫度、濕度、位移等外界信號十分敏感。只要通過測量光參量的變化，即可掌握光纖所在區(qū)域的環(huán)境變化和潛在風險。
1979年，在一座簡陋的實驗室里，姜德生研制出我國第一個光纖傳感器——光纖風壓計。光纖風壓計在強電磁干擾中仍能正常工作，它獲取的測試數(shù)據(jù)，為我國高層建筑風荷載設(shè)計標準提供了依據(jù)。
一個光纖傳感產(chǎn)品涉及光敏感材料、光纖光柵、調(diào)制解調(diào)器等多種元器件，一些關(guān)鍵元器件當時嚴重依賴進口。姜德生需要從國外某公司采購一種關(guān)鍵元器件：“大約2萬美元一支，一個小指頭大小的東西，比黃金還貴！”當他提出批量采購可否得到更低價格時，該公司高管拒絕了：“全世界都買我們的?！?/p>
姜德生下定決心自己研發(fā)！經(jīng)過3年攻堅，他帶隊研制出具有自主知識產(chǎn)權(quán)、性能更優(yōu)、成本更低的同類元器件。后來，那位高管來中國找姜德生，主動提出按照原價格的1/3銷售產(chǎn)品，姜德生拒絕了：“這個價格比我們自己做的還要貴上10倍?！?/p>
2002年，姜德生帶隊研制的“五類光纖傳感敏感材料制備與加工規(guī)?；a(chǎn)技術(shù)與應(yīng)用”獲得了國家科技進步獎二等獎。2005年，他創(chuàng)新研發(fā)的“光纖高溫傳感測量方法與裝置”獲得了中國專利優(yōu)秀獎。
多年來，姜德生與團隊開發(fā)了7大類30余種光纖傳感器，形成了具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的光纖傳感成套生產(chǎn)技術(shù)與裝備，國內(nèi)光纖傳感領(lǐng)域開始大批量使用國產(chǎn)產(chǎn)品。
從有到優(yōu)，同臺競技贏得尊重
一條雙孔隧道，一孔用姜德生團隊研發(fā)的光纖傳感產(chǎn)品，另一孔用國外某知名品牌的產(chǎn)品，誰的火災(zāi)報警響應(yīng)更靈敏？
結(jié)果出人意料：姜德生團隊的產(chǎn)品完勝，國外品牌主動退出競爭。
在火災(zāi)報警領(lǐng)域，早一秒報警，就意味著救援難度和災(zāi)害損失的降低。姜德生團隊提出新的技術(shù)路線，不但響應(yīng)時間短，而且率先解決了20公里長距離無中繼的世界難題。
2006年，陜西秦嶺長達18公里的終南山隧道火災(zāi)報警工程進行招標。“當時火災(zāi)報警探測市場基本被國外產(chǎn)品壟斷，業(yè)主不太信任國內(nèi)產(chǎn)品。投標過程中，我們新研發(fā)的產(chǎn)品各種現(xiàn)場應(yīng)用參數(shù)都優(yōu)于國外產(chǎn)品。業(yè)主最終決定兩家企業(yè)各鋪設(shè)一孔隧道，同臺競技。”姜德生團隊成員、武漢理工大學研究員范典說。
投入使用3年后，國產(chǎn)光纖傳感產(chǎn)品順利通過驗收，國外產(chǎn)品并不適合長距離應(yīng)用，點火試驗中從起火到報警的響應(yīng)時間較長，無法通過驗收。國外品牌主動撤出，另一孔隧道也全部改鋪國產(chǎn)產(chǎn)品。
“只有產(chǎn)品性能更好，才能贏得同行尊重?！苯律W生這么說。
多年來，光纖傳感技術(shù)不斷升級，姜德生的科研緊跟國際前沿和國內(nèi)需求，實現(xiàn)了從“跟跑”到“領(lǐng)跑”的跨越。
姜德生團隊研發(fā)的“光纖光柵感溫火災(zāi)報警技術(shù)與系統(tǒng)”運用在國家油庫上，取得顯著成效。2007年春季，一座10萬立方米大型油罐遭3次雷擊后著火。它與十幾座油庫相連，一旦爆炸，后果不堪設(shè)想。由于姜德生團隊研發(fā)的火災(zāi)報警系統(tǒng)的應(yīng)用，火花一出現(xiàn)便立即報警，避免了一場災(zāi)難。
2007年，憑借“光纖光柵感溫火災(zāi)報警技術(shù)與系統(tǒng)”，姜德生團隊榮獲國家技術(shù)發(fā)明獎二等獎。截至目前，姜德生團隊研發(fā)的光柵火災(zāi)報警系統(tǒng)應(yīng)用在我國約兩萬公里隧道和90%的油庫上。
搭建平臺，助力培養(yǎng)融合人才
夜幕降臨，湖北鄂州花湖國際貨運機場依然熱鬧，每晚都有百余架飛機在這里起降。
“按照原方案，整個機場跑道計劃布設(shè)約800個傳感器。”武漢理工大學光纖傳感技術(shù)研究中心黨總支書記李明忠說，但在了解到姜德生團隊的技術(shù)實力后，機場方面選擇了新的建設(shè)方案。最終，機場以同樣價格布設(shè)了5.3萬個傳感器，實現(xiàn)了機場跑道的智能引導、智慧運行。
這是世界領(lǐng)先的創(chuàng)新成果。姜德生團隊在國際上首次工業(yè)化生產(chǎn)出單纖超過10萬個光柵傳感器的產(chǎn)品，形成了大容量、高密集、高精度的光柵陣列光纖傳感網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，并首次在機場跑道、地鐵中實際運用。2019年，“大容量低損耗陣列光纖光柵制備關(guān)鍵技術(shù)與運用”榮獲國家技術(shù)發(fā)明獎二等獎。
如今，年過七旬的姜德生依然往返奔波于實驗室與生產(chǎn)一線。經(jīng)過他的努力，剛成立時只有3人的研究小組和簡陋的實驗室，逐步擴建成集人才培養(yǎng)、科學研究、產(chǎn)品開發(fā)于一體的國家級創(chuàng)新平臺——光纖傳感技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)國家工程研究中心。
這是光纖傳感與材料、信息、機電、土木、交通、安全應(yīng)急等多學科交叉融合的平臺，帶動了相關(guān)學科發(fā)展和多學科人才成長。在姜德生10多年的指導下，武漢理工大學教授張聯(lián)盟和傅正義被選為中國工程院院士。
“成于創(chuàng)新、立于應(yīng)用、勝在交叉、貴在堅持、不懈追求”，這是姜德生對科研生涯的總結(jié)。他一直秉持這樣的思路，堅持將論文寫在祖國的大地上。
《 人民日報 》（ 2025年04月21日 06 版）