——记中国科学院西安光学精密机械研究所研究员薛冰

李 莉  卫婷婷

　　在中国科学院西安光学精密机械研究所（以下简称“西安光机所”）阿秒科学与技术研究中心内，数百平方米的无尘实验室被精密仪器填满，科研人员专注地进行数据监测与设备调试。2024年11月，由西安光机所承担的国家重大科技基础设施——先进阿秒激光设施（西安部分）正式启动建设。这座“国之重器”建成后，将从.阿秒时间尺度揭示物质内部电子运动的底层物理规律.，为前沿基础科学及能源、生物医药、材料等领域的创新突破提供革命性观测手段。研究中心副主任薛冰表示，团队历经两年多攻关，已实现多项关键核心技术突破，原理样机研制正稳步推进。全员以“倒计时”状态全力冲刺分管任务，确保预期成果如期落地。

　　薛冰的科研生涯是一段“追光”之旅：在日本学习工作12年后，他于2023年毅然归国，研究涉及阿秒科学与技术、超短超强激光及激光超快动力学等方向，取得多项国际影响力突破。从太赫兹到软X射线的全波长研究，从皮秒、飞秒至阿秒的脉宽跃迁，薛冰亲历了超快光学发展的前沿浪潮。海外经历让他深刻体悟“科学无国界，科学家有祖国”。如今，薛冰归国扎根家乡西安，将个人价值融入国家战略需求，他正以赤子之心践行科技报国的青春誓言。

志之所趋 无问西东

　　薛冰的科研启蒙源自父亲。这位在20世纪90年代初就转型计算机教学的物理老师，为儿子创造了独特的知识环境：书架上既有物理教材，也有计算机教程；当多数家庭还在观望，薛家已省吃俭用购置了一台计算机。早早接触编程世界，常常翻阅超前读物，这种混合着物理严谨与计算机逻辑的启蒙，塑造了薛冰独特的思维特质。

　　高考填报志愿时，怀揣计算机梦的薛冰与第一志愿失之交臂，被第二志愿光信息科学与技术专业录取。这个融合物理与信息技术的交叉学科，意外地延续了他的双重兴趣。“我的计算机课程始终拿高分，但实验室里变幻莫测的光束，同样令我着迷。” 他回忆道。

　　这种平衡在考研时被打破——考虑到跨专业难度，薛冰选择专攻光学，进入西安光机所攻读硕士，师从中国科学院“百人计划”学者范文慧教授，从事太赫兹光源的开发与成像及相关超快动力学的实验研究。在开发太赫兹成像系统时，他惊喜地发现，编程技能在数据分析中派上了大用场，本科时的计算机课突然有了新意义。

　　2009年硕士毕业，薛冰站在人生的十字路口。华为的入职机会曾近在咫尺——通过6轮面试后，签约前夕因全球金融危机，华为紧急冻结招聘。“如果早24小时签约，我现在可能走在完全不同的方向。”薛冰笑着说。

　　这个戏剧性的转折将薛冰推回科研道路，留在西安光机所，薛冰承担了开发并测试太赫兹波的产生及探测系统，独立开发基于自主专利的快速太赫兹成像系统的工作任务，并参与指导学生进行实验研究。工作期间，薛冰意识到要继续从事科研工作，仅凭目前的知识水平远远不够。他面临着两个选择：留在所里攻读博士学位，或者出国深造。

　　工作1年后，一个重要机遇出现——第五届超快现象与太赫兹波国际研讨会在西安召开，会上薛冰结识了超快光学领域知名学者小林孝嘉教授，以此为转折，渴望拥有更大舞台的薛冰，带着对广阔世界的向往远赴日本深造。

　　就像30年前那位拥抱计算机的物理教师父亲一样，薛冰也勇敢闯入了新环境。如今回望，他认为这些看似偶然的选择背后存在必然，薛冰坦言：“父亲的启蒙、未被录取的第一志愿、错失的华为入职机会，最终都让我在光学这条科研道路上走得更远。”

心系家国 激扬青春

　　日本著名超快光化学学者小林孝嘉教授与中国学术界联系紧密，他专精于飞秒激光技术及其在化学超快动力学研究中的应用。从东京大学退休后，他转任日本电气通信大学特任教授，薛冰也随之进入这所在激光研究领域享有盛誉的大学继续博士学业。

　　小林孝嘉以深厚的学术造诣和执着的探索精神闻名学界。在国际会议上，他总是稳坐第一排，手持激光笔，在几乎每位报告人结束报告后都会向报告人提出深刻问题。他横跨物理与化学的广博学识及其刨根问底的风格，常令报告人既敬且畏，甚至偶有因深入辩论导致会议超时的趣事。这不仅令薛冰在国内外学术交流中深切体会到导师的声望，也无形中塑造了他严谨追问的科学态度。

　　小林孝嘉的实验室设备先进且体系庞大，置身其中薛冰深感其独特魅力。所需仪器触手可及，但因团队规模精炼，许多设备操作需自行钻研掌握，这锻造了他独立驾驭复杂设备的能力。薛冰深度参与了多个超短飞秒激光光源的搭建与维护工作，独立或协作完成了多项生物有机分子的超快动力学实验，并取得了多项期刊论文成果。尤为突出的是，薛冰主导开发并应用了一套脉宽仅9.8飞秒的超短深紫外激光脉冲系统。利用这套系统，他首次对核酸碱基分子进行了亚10飞秒时间尺度的泵浦探测实验，成功标定了其激发态的极短寿命，揭示了该状态下快速衰减的内在机制。这一发现为理解核酸等遗传物质在紫外辐射下保持稳定的内在原因提供了关键解释。

　　在日本电气通信大学求学期间，薛冰不仅浸润于顶尖的激光研究环境，也结识了许多深耕不同领域的中国学者。食堂偶遇、周末小聚时，大家往往畅所欲言，氛围轻松愉快。这种不拘小节的交流，让他有机会接触凝聚态物理、密码学乃至生物学等不同领域的研究思路，极大开阔了学术视野。

　　回首这段时光，薛冰深感充实而愉快。当年结识的许多优秀同行，如今已是活跃在国内光学一线的中坚力量。薛冰在国内学术会议中与他们重逢时，常感念这段经历带来的宝贵情谊与跨领域启发。

　　在日本度过的12年，对薛冰而言意义非凡，这不仅是他从青涩到成熟的时期，更是身份转变的关键阶段——他在这里完成了从学生到职业科研工作者的蜕变。

　　博士毕业后，薛冰加入日本理化学研究所光量子工学研究中心，担任基础科学特别研究员。相较于求学阶段，此时的机遇与挑战都截然不同：他需要独立设定课题、设计实验、执行测量与数据分析。这份全权责任标志着其职业生涯的真正开端。然而，科研之路并非坦途。薛冰聚焦于阿秒脉冲这一前沿领域，目标是实现高能量的孤立阿秒脉冲产生与测量。这项工作耗时且充满未知。从2016年加入课题组到2020年首个突破性成果问世，整整4年间，薛冰经历了“零产出”的煎熬期。实验中困难重重，理论与模拟预测的结果在现实中一次次遭遇阻碍。

　　“这无疑是一个漫长而痛苦的过程。”薛冰回忆。其间他不可避免地产生过自我怀疑：博士毕业后选择留在海外深造而非立即回国，这个决定是否正确？尤其当看到同期出国的伙伴们陆续回国发展时，这种疑虑更深。但内心深处对目标的坚定信念，以及课题组领导给予的充分探索空间，支撑他持续攻坚。

　　转机出现在2020年。经过不懈努力，薛冰终于解决了关键实验难题，.首次在实验室设备上实现了吉瓦（GW）量级孤立阿秒脉冲的实验确认.。这一成就意义非凡，因为此前产生如此高能量的阿秒脉冲，只能依赖大型自由电子加速器装置。他开发了一套高能量阿秒脉冲产生系统，.在国际上首次突破了太瓦级高能量、高强度多通道光波合成技术，实现了高精度的驱动激光波形稳定合成，并最终产生了国际最高能量的孤立阿秒激光脉冲。相关研究成果迅速发表在《科学进展》（Science Advances）、《超快科学》（Ultrafast Science）等专业顶级期刊上。

　　如果把这项研究比作“画圆”，这仅仅画了一半。薛冰解释，2020年的成果相当于从“光谱”维度证明了吉瓦级阿秒脉冲的存在。随后几年，他成功克服了高能量泵浦光与阿秒脉冲分离的困难，并解决了低重复频率下的信号探测挑战，使得低重复频率、高能量条件下的阿秒条纹相机测量成为可能。他首次实现了对这种低重频、高能量阿秒脉冲的时域测量.——这相当于从“脉宽”维度完成了完整验证。“只有这两个参数都得到精确测量，才算是真正把‘圆’画完整了。”从最初光谱证据的获得，到最终时域脉宽的精确测量，薛冰耗费了数年时间进行完善与补充。

　　当多年累积的压力在突破那一刻得以释放时，薛冰形容那是“心头的石头终于落下”。这段经历让他深刻体悟到，.突破性科研成果的诞生必然伴随着深厚的积累与沉淀，需要时间和韧性的投入.。这也影响了他日后指导学生的理念：鼓励他们瞄准更高目标，给予充分探索空间，不急于求成。他相信，尤其在基础科研领域，这种“甘坐冷板凳”的精神是一种值得代代相传的科研范式。

　　在异国他乡取得世界级成果，获日本理化学研究所梅峰奖及优秀基础科学特别研究员称号，薛冰的心情却颇为复杂。当日本媒体以“日本的技术力在发光！我们实现世界最强阿秒脉冲”为题报道他的研究时，自豪之余，一丝别样滋味涌上心头。这份感触更加强化了他内心的归属感：“如果这样的世界级成果在祖国大地上实现，由国内的媒体来报道，该多好。”尽管身处海外12载，薛冰的心始终牵系着中国。目睹身边越来越多的留学人员选择回国发展，感受国内科研投入的显著增长和对新兴学科的重视，他心中那份“反哺”的使命感日益清晰。

奋楫笃行 扬帆未来

　　薛冰与西安光机所副所长、先进阿秒激光设施（西安部分）总工程师付玉喜研究员相识于在日本理化学研究所工作期间，他们曾在同一个课题组共事。付玉喜早于薛冰回国，作为同样深耕阿秒激光领域的学者，薛冰自然密切关注着他回国后的发展轨迹，以及西安光机所在领域内的突破。这种双重联系为薛冰日后的回归埋下了伏笔。

　　2023年，当薛冰在日本的科研项目临近收官时，付玉喜通过中国科学院“百人计划”向他发出人才引进邀约。多年的学术往来让薛冰对西安光机所的学科布局了然于心——这里正在阿秒激光领域谋划宏图。这种专业契合与情感纽带，使他毫不犹豫地接受了邀请，成为团队扩建中的新生力量。

　　这个由付玉喜领衔组建的团队呈现出鲜明的国际化特质：成员中海外引进与本土培养人才各占半数，且后者均具国际研修经历。曾在美、德、日等国留学的研究者带来了多元的学术背景，每周的组会常常延展成小时级的深度讨论，学术交锋之热烈，甚至超越了薛冰待过的所有国外课题组。

　　团队秉持包容开放理念，积极搭建国际交流平台。除邀请诺贝尔物理学奖获得者到访讲学外，团队还持续选派博士生赴国外高校或科研机构交流，为培育具有国际视野的新生代铺路。与这支汇聚全球智慧的队伍共同成长，将个人学术理想与团队建设愿景深度融合，薛冰与团队共同绘制着中国阿秒激光研究的未来新图景。

　　当薛冰踏上归途时，西安光机所正在推进一项国家使命——先进阿秒激光大科学装置的立项申报。归国首年，他的核心任务便是参与这座未来重器的可行性论证与初步设计，为设施的最终批复奠定科学基石。当2023年8月项目获批，2024年11月建设正式启动时，薛冰的科研生涯已与国家战略紧密联结：不仅要夯实国之重器的根基，更要借此将阿秒激光技术推向更高能量、更强应用的维度。

　　在薛冰看来，当代基础科研正面临深刻变革。探索超快强场物理前沿，通常意味着需要瞬时功率达到吉瓦以上的极端条件——这相当于让单个脉冲在阿秒量级内迸发出超越整座发电站的能量。唯有依托此类大科学装置，科学家才能观测原子内部更深处的超快动力学现象，为量子理论革新提供关键实验证据。“这是国家布局大科学设施的战略逻辑，谁掌握极端实验条件，谁就拥有探索物质本源的话语权。”薛冰说。

　　这份认知源于薛冰对科技竞争本质的洞察：芯片、新材料等“卡脖子”技术的突破，最终取决于基础科学领域的原始创新。“若始终依赖他人发现的材料与机制，便永远处于追赶状态。”薛冰以阿秒设施为例阐释其战略价值，“我们建设世界领先的激光系统，不仅要实现电子运动的实时观测，更要探索原子核内的未知过程，这正是从‘跟跑’到‘领跑’的关键转折。”

　　参与大科学工程的经历，也重塑着薛冰的科研方式。相较于在日本“修道式”的单兵作战，国内团队展现出强大的协同效能，这种开放创新的生态，亦推动他将在异国他乡取得的世界级成果向更高维度推进。