在艰难的岁月里
---参加双频激光器和双频激光干涉仪研制的经历
清华大学物理系教授 郭继华
双频激光器和双频激光器干涉仪的研究成功给我带来很大的荣誉，但每当我回忆起那段艰难的岁月时，心情总是非常沉重。今天我们搞研究也有这样那样的困难，但这些困难同我们渡过的那段艰难岁月所遇到的截然不同。
1972年春天，何东昌在大礼堂向我们八百名刚毕业不久的大学生作报告，他传达了周总理的批示，总理指示要加强基础理论研究，批评有些人，象浮云那样，风一吹就完了。决定清华大学要办研究班。这对我们渴望重新得到读书机会的人是一个多么令人振奋的消息。大家纷纷地报名，可当时只有四十多人有机会重回课堂。
我有幸是四十多人中的一员，不论外界的风风雨雨，我又可以坐在教室里读书了，又可以去图书馆了。但是八个月后，四人帮的反扑就来了，他们开展反击右倾翻案风，矛头直指总理，首先向何东昌开刀。广大教工早已看透了四人帮的本质，但也敢怒不敢言。我们研究班不吃他那一套，催化班和激光班给他们刷了两份大字报，在全校引起了轰动，气得迟群骂我们书读得越多越蠢。此后书又读不成了，我们要去农村、部队、工厂，半年过去后才进入课题研究阶段。
双频激光干涉仪是美国HP公司首先研制成功的，当时我国准备进口，已签了合同。但美国政府以此仪器可能用于国防为由禁止向中国出口。有志气的中国人绝不能让帝国主义的封锁卡死，相反，帝国主义的封锁只能激起中国人民自力更生的精神。就是在这种情况下，张培林老师给我们选择了双频激光器这一课题，他当时是激光班的负责教师，林世衡老师是小课题负责人。后来学校要求课题具体负责人必须是学生，换了我。同我们一起的还有研究生阮苏苏、宋玉福，实验员蒋学乾。
双频激光器的关键在于必须是内腔激光器，而且要将腔长变化控制在0.01个微米以内。当时热稳频方案还没有发明，HP公司的激光器结构非常复杂。我们必须设计一个结构既是内腔激光器，而且腔长可自动调节。我们之前国内也有人在搞双频激光器，但都没有成功。我们讨论决定吸收激光陀螺的经验，到精仪系去学习。冯铁逊老师耐心地给我讲了其中关键技术和参数，并且手把手教我在镜片上挖槽。
当时一切都是自己动手，阮苏苏和林老师磨管，宋玉福在用车床加工调节用的玻璃柱、打孔；蒋学乾和我绕磁场线圈；张老师考虑光电转换和稳频问题，这工作具体是我完成的。很多不是小组的同志也帮助干了很多工作，如吹制玻璃管是殷守春师傅，镀膜是镀膜组，郑舜英帮助精细磨管和贴片，上排片台则有更多的人。大约用了3个月时间，经过大家的努力，第一支稳频双频激光器在中国产生了。
以后这台激光器参加了两次国内展览，第一次在劳动人民文化宫，记得取回激光器时是我双手托着乘坐公共汽车回来的，紧张极了，生怕碎了。第二次在北京展览馆，我们没有等展览结束就偷运回来了。因为当时经费太少，展览对我们的工作影响太大。
我从稳频S曲线实验判断激光器的频率稳定性约为1×10-8，此结果是非常好的。为了判断稳频重现性，至少必须有两套同样的系统。讨论决定再做一套，激光器也改为石英的，做了两支，这时林老师已不在我们小组，郑舜英已离开清华，所以精磨管和贴片是在北京科仪厂做的。最后在计量院做拍频实验，稳频精度（包括复现性）优于1×10-7。达到了实用阶段。记得做拍频实验时，我们实验室的东西几乎全部拉空，除了两台系统外，我们只有一台10MHz示波器。
在我们毕业（实际是终止研究生班学习）前夕，双频激光干涉仪研究组成立，参加的有物理教研组、精仪系和自动控制系，物理教研组丁慎训、朱鹤年负责，精仪系殷纯永负责，自动控制系张国珍负责。实际上精仪系和自动控制系是老师带几个学生参加，物理教研组则是十几个人的大兵团。殷纯永负责光学系统研究，这很明确，物理教研组和自动控制系的分工就不明确了，都是搞电子线路。当时大多数人对数字电路所知甚少，张国珍做了些普及工作，但大多数的知识还是自己从干中学来的。
我参加晚了点，开始我负责光电转换及放大。由于这部分我过去搞过，所以很快完成了。当时最难调的电子线路是脉冲数字减法器，一个老师按原设计方案调了两个多月没有成功，后来这个老师走了，丁慎训让我调，我调了二十多天也没有成功。我决定改变设计，丁慎训建议我试一下先同步，我设计，制作、调试用了一个多月就成功了。殷纯永后来把我的方法总结为一条哲学法则：要死也不一定非要吊死在一棵树上。
光学系统最难制作的一个光学元件是偏振分光棱镜。当时被称为“魔块”。可见它的神奇了。殷纯永怎样克服困难制作成功我不太清楚。后来光学系统和其他电子线路也分别研制成功，总体试验顺利成功。
干完脉冲数字减法器，我主动提出干锁相倍频。有的人反对，说干不成功，但丁慎训支持我，因为没有锁相36倍频，直线度干涉仪就没法工作，分辨率太低。其实当时什么是锁相我根本不懂，知道的只有HP公司资料上的方框图。不会就去学，找书看，到外边去问，当时向别人求教比较容易，大家都乐于助人。我一个月没干活，只是学，有人有意见，压力大极了。
当时锁相技术主要用于无线电通讯，我和许丛桂到我校无线电系和北京工业学院去学习。行家们一方面热情接待我们，给我们讲了很多有用的知识，一方面指出，我们要捕捉和跟踪的频率范围同中心频率的比非常大，远大于他们在通讯系统中的应用，要成功非常困难。我对他们说：我们的输入信号的信噪比要比通讯系统好得多，可能这一有利因素能使我们成功。实际是心里憋着一鼓劲，HP公司成功了。美国政府又不允许出口，再难我也要干成功。真正科学地分析论证当时是缺乏的。
1976年1月8日，我们敬爱的总理永远离开了我们。举国上下全国人民都沉浸在悲痛和怀念中。可学校不让我们去天安门悼念，我自己做了朵小白花挂在胸前，以表示我对总理的怀念。就是这朵小白花他们也不让我们带，说不严肃。就是在怀念总理的沉痛日子里，我和许丛桂设计并制作了锁相36倍频。
当时的经费紧张，全组最好的设备是一台双线20MHz示波器和苏联产的电子管高频信号发生器，由于我主要负责频率高的部分，这些仪器主要由我用。最让人受不了的是当时的政治压力。我们白天干活，也搞政治运动，下午5：30下班，7：00还要进行所谓的政治学习，我当时住林学院，孩子小，接小孩子回家、做饭、吃饭，爱人还没回来，等爱人回来把小孩子交给她再赶来参加政治学习，经常迟到。支部领导就找我谈话，说我干的时间少。我也没好气，说我干的时间少可出的活不比别人少，给顶了回去。
四人帮反对科研，但当科研出成果时还是乐于摘挑子的。双频激光干涉仪的研制成功是文化大革命中我校少有的科研成果之一。四人帮决定将它拍成纪录片。领导决定参加拍纪录片的人把主要业务骨干排斥在外，让其他人去拍。在北京重型机械厂拍完电影后，人家让去拍片的人测一下他们的机床，这一下完了，根本不能正常工作。
回来后又大批了一通知识私有和技术保密，反正活是你干的，荣誉是他们的；他们出了事，责任也是你的，这就是他们的逻辑。但批归批，干归干。丁慎训知道是怎么回事，回来作了一些防电磁干扰工作，另外派了人，第一天就成功了。
由于测量的成功，厂里要求多给测量一些机床。当时早晨去，晚上回来，非常辛苦。但再苦我也不愿回校，因为当时天安门事件刚过，四人帮看到他们的末日不远了，变得十分疯狂，学校里充满了恐怖。我们都不愿整人，也怕挨整，去工厂辛苦一点反倒好些。所以测了很多机床，直线度和角度测量等功能也都做了实验，无一不成功。
九月份我去农场，离开了双频干涉仪研究小组。十月份党中央粉碎了四人帮，一年后的春天研究班恢复，我又回到了教室读书。我走后殷纯永设计了自动测量折射率系统，在那里锁相36倍频又得到应用。八一年《双频激光器和干涉仪》获北京市科技进步一等奖，《双频干涉仪自动补偿装置》获国家发明三等奖，以后我和殷纯永进行了长期合作，《运动姿态测试方法和装置》92年再次获国家发明三等奖，最使我自豪的是《长程同轴度和直线度干涉仪》的研究成功，因为干了多年，我们终于干出了一台仪器其性能超过了HP公司的产品，称得上世界第一，虽然它在1999年仅得到北京市科技进步二等奖。这可能是好的科研成果太多了。
《长程同轴度和直线度干涉仪》是在我和殷纯永一起总结出精密测量中的自适应原则后，根据自适应设计的方法设计成功的，自适应原则的提出是我们总结三十年精密测量经验和他人经验的结果。它比阿贝原则，菲索原则有更广泛的适用性，可以消除1/f噪声及干扰对测量的影响，对提高精密测量的分辨率和长期稳定性都有很好的指导作用。我们认为这是到目前为止我们对社会作出的最大贡献。
在那艰难的岁月里，我们搞研究，不为名，不为利，经费紧张，辛苦万分，时时还要准备挨批，也许今天的年轻人会问为什么我们还拼命干？朋友，当你知道帝国主义卡我们脖子的时候你怎么想，是干，还是等待死亡？我们是为中华民族的存亡而奋斗！
四人帮被粉碎后，我们搞科研面临经费紧张，收入脑体倒挂的状况。但时时准备挨批，你的成绩变成他人的荣誉的事没有了。经费紧张和脑体倒挂的状况目前也逐步得到解决。不论在任何时候，拼命干的做法我们一直没有改变。这一方面是由于我们的乐趣在于奋斗之中，加班加点的干是我们自愿的，并不感到苦。另一方面也是外部形势所迫。现在开放了，知识产权的问题更重要，我们仍然需要为中华民族的生存而奋斗。
