“青年光学家”人物小传
刘伟伟
博士，教授，博士生导师。1976年6月生于江苏省淮安县，1998年在南开大学获学士学位，2006年1月在加拿大拉瓦尔大学获物理学博士学位。
先后获得教育部新世纪优秀人才、中国光学学会王大珩光学奖-中青年科技人员光学奖、全国最美青年科技工作者、天津市五一劳动奖章、天津市有突出贡献专家、天津市青年科技工作者等荣誉。
现任南开大学现代光学研究所所长、天津市光学学会副理事长、中国光学学会常务理事、国务院光学工程学科评议组成员。
长期从事超快光学与光谱成像技术方面的研究工作。先后主持国家重点研发计划、国家载人航天工程、中央军委装备发展部、国家自然科学基金等项目30多项。发表160多篇学术论文，web of science引用5000多次，H因子38。授权发明专利17项，其中2项美国专利。在国际会议作主题/邀请报告40余次，任国际光丝会议、亚洲强激光科学会议等系列会议委员。第一完成人获得天津市自然科学一等奖、天津市专利金奖等。
指导学生积极参加科研实践活动，多次获得南开大学周恩来奖学金、天津市优秀博士论文、天津市研究生优秀党员标兵、天津市大学生创新特等奖、天津市发明与设计大赛一等奖等荣誉。
为大气污染治理急需的关键技术提供中国方案
我的主要研究领域是光学工程，主要内涵是研究利用光认识改造世界的新原理、新技术。具体方向是超快光学与光谱成像技术，主要利用飞秒激光探知物质结构和变化过程的秘密，近年特别关注于大气污染探测方面的应用。
最具特色研究成果是利用飞秒激光在大气里远至公里外产生超过10^14倍太阳同时辐照到地面的光强，产生“人造闪电（等离子通道）”，可以激发大气中有害气体、粉尘、气溶胶、金属、核辐射物质等污染物的指纹荧光谱，实现多物态、多组分大气污染物的实时远程探测。目前在国家重点研发计划项目支持下正在攻关这一技术在轨（400公里探测距离）应用的可行性，期待为中国大气污染治理急需的关键技术提供中国方案。
另一项重要成果是研制成功体积小、功耗低、重量轻的在轨有害气体检测装置，装备于天宫一号和二号，在轨运行时间累积超过2600多天，下传了超过200G测量数据，为保障8人次航天员共计52天的在轨工作生活提供了关键环境测试数据，为保障航天员生命健康和交会对接工作顺利进行做出了贡献。
天宫一号和二号在轨有害气体检测装置
天宫一号和二号在轨有害气体检测装置是典型的基础科研前沿成果应用于国家重大需求，再推动交叉前沿发展的案例。
空间站在轨运行期间，多种原因产生的有害气体在密闭空间内经过长时间累积，会危害在舱内工作的宇航员的身体健康甚至生命安全。能够及时、有效地检测舱内有害气体成分及浓度对于保障宇航员在舱内活动安全及航天科学任务顺利开展具有重要的意义。但由于航天任务的特殊性和飞行器内复杂的环境条件，航天及地面的现有检测技术均不能满足载人航天任务的需求。核心问题是体积小、功耗低、重量轻的适应性条件与多组分、高灵敏度的实时在线测量性能之间的矛盾。在这方面美、俄等航天科技发达国家均未有有效解决手段。
我们在了解到这一载人航天工程中的重要挑战后，在时任所长母国光院士组织下，集合所内超快光学、光纤光学、微纳光学和信息光学的多领域教师联合攻关，提出基于当时仍处于基础科研最前沿的空芯光子晶体光纤的高集成度吸收光谱测量装置的设计方案，获得总体部门的高度认可。
而在这一成果具体实施和完成的工程化过程中，我作为项目负责人与航天五院联合组织了一只集合了光学、电子、机械、化学、计算机、软件等多科学交叉的精干科研队伍，夜以继日，用不到2年的时间完成了普通型号产品5-7年的工作内容并及时交付使用。这是载人航天工程中的重要自主创新成果之一。它入选了南开大学百年校庆成果展和宣传篇。
南开大学现代光学研究所
南开大学现代光学研究所（简称光学所）于1984年由国家教委批准成立，是全国高校中最早具有光学工程博士学位授予权的单位之一。光学工程是国家重点一级学科，是南开大学国家重点一级学科中唯一的工学类学科。
创始人母国光教授是中国科学院院士、第三世界科学院院士，曾担任南开大学校长、中国光学学会理事长、国际光学委员会副主席。母先生在本世纪初就明确提出“中国需要我们的大学具有国际一流水平，这是老百姓的需要”，“大学的责任应当是为自己的国家培养造就一流人才”，“须结合本国实际，积极探索建设有中国特色的国际一流大学”等大学建设方向。
在以母先生为代表的老一辈科学家的指引下，光学所一直定位于现代光学工程的高素质人才培养和前沿性科研创新基地。作为大学中的研究所，光学所将培养人才排在首要地位。光学所抓住师生同行，三全育人的主要环节，通过承担环境、通信和生命等领域具有重大应用需求的前沿科技研究，培养学生 “知中国、服务中国”的爱国情怀和“允公允能，日新月异”的实践创新能力。
另一方面，母先生二十年前就高瞻远瞩地提出了“用微元件来控制大的宏观的光学行为、飞秒技术为提高时间分辨率提供了新的方向”等光学工程科研发展方向。它们目前仍然具有重要指导意义，符合当前世界前沿科技发展的主要潮流。所以，近年来光学所的科研工作主要将光信息处理技术方面的传统优势与超快光学、微纳光学、太赫兹光子学、光纤光子学等最新前沿技术融合，聚焦于通信与传感、光谱与成像及光场调控等研究方向，重点发展在飞秒超快、微纳尺度及太赫兹新频段条件下突破传统时间和空间尺度极限的光学信息技术新原理和新方法。
在这些方面光学所在基础研究和应用研究方面都取得了突出成果。基础研究方面代表成果是微纳光学团队与法国国家科学研究中心合作提出了纳米金属孔阵列光学异常透射的物理机制，成果发表于Nature，这是微纳光学领域研究重要的里程碑。超快光学团队和上海光机所合作成功构建了飞秒激光驱动的金属丝波的强THz辐射输出，获得单脉冲能量达与转化效率达到世界领先水平，成果入选了2017“中国光学十大进展”。太赫兹功能器件团队青年学者范飞因为在微结构THz功能器件研发方面的斐然成绩30岁时被Elsevier评价为全球较有影响力学者。应用研究方面，除了上面提到的在轨有害气体检测装置已经应用于天宫一号和二号，光纤光学团队研制的高性能光纤激光器也已经应用于国家的北斗系统。
未来，光学所仍将继续聚焦于环境、通信、生命、航天等领域的光信息前沿技术科学研究，培养更多“把小我融入大我”、“知中国、服务中国”的优秀青年人才。
未来3个“实“是关键：实事求是，踏踏实实，实践创新
中国的科技正处在高速发展期，但建成名副其实的科技强国也面临很多挑战。尤其是最近的国际局势发展，更凸显出掌握自主创新核心科技的战略地位，长久以来一直是中国科研发展的难点。这对于青年科技工作者和青年人才培养者来说，是挑战，也是机遇。我个人认为未来有3个“实“是关键：实事求是，踏踏实实，实践创新。中国在快速发展，国际局势也快速变化，我们在信息大爆炸的时代容易受到很多因素干扰我们“科技强国”的初心。以我们光学工程为例，我觉得曾有一位学生总结得非常好，我们的使命是研究“看得见、摸得着、用得上的”创新科技。所谓实事求是主要从指研究方向选择方面，面向国家和社会实际需求中的切实问题，不盲目跟风，不妄自浮夸；踏踏实实主要是从工作态度方面重视基础，强调严谨，不投机取巧，不精算个人利益得失的“性价比”；而实践是检验创新效果的唯一标准，“用得上”是成果创新的重要标准，对于工科应用型研究可能更为重要，要避免纸上谈兵、脱离实际的孤芳自赏。
