新兆光電-中國光學玻璃的誕生及發展

　　在列強爭奪的世界環境中，作為光學技術的核心——光學玻璃的制造技術一直是十分保密的。光學玻璃的系列產品是在20世紀初葉，由德國著名光學家阿貝(E.Abbe)和化學家肖特(O.Schott)合作建立。在第一次世界大戰中，由于德國的禁運，美國被迫自己解決制造光學玻璃，戰后寫出了一本光學玻璃制造的書，但屬于內部作品。俄國十月革命后，蘇聯建立了國家光學研究所，最初重要的成就之一就是掌握了光學玻璃制造技術。蘇聯玻璃界的前輩加察羅夫寫出光學玻璃一書，也是內部的。傳說在第二次世界大戰中，為封鎖德國對其同盟國-日本的光學玻璃供應，美國在太平洋擊沉了一只運送光學玻璃的潛艇。

　　新中國成立后，為加強中國軍用和民用光學儀器的發展，在長春籌建中國科學院儀器館(長春光學精密機械研究所的前身，簡稱長春儀器館)時，王大珩先生就感到光學玻璃在新中國建設中的迫切需要，向當時的東北人民政府申請了40萬元的專款，并邀請龔祖同先生加入長春儀器館，負責光學玻璃的試制工作。龔祖同先生十分興奮，欣然接受這份工作，并積極投入研制中。從1951年春提出設計試制車間任務書后，即刻奔走聯系建筑設計和施工單位，當年動工，并完成廠房的建造。當時，只有劉頌豪剛從大學畢業分配來，即協助龔先生工作。1952年秋，我和一批年輕人(包括王世焯、陳慶云、張佩環、沃新能等)，因國家建設需要，提前從大學畢業，分配到長春儀器館，到了光學玻璃實驗室工作。當年就分別成立了化學組、原料和配料組、坩堝組、熔制組、檢驗組和行政組。陳慶云和張佩環負責原料和玻璃化學分析組;王世焯負責配料和采購玻璃原料;沃新能負責檢驗組，建立了玻璃光學性質的測試，以及氣泡、條紋和光學均勻性的檢驗;300L容積的大坩堝是一個關鍵材料，由龔祖同先生親自指揮剛學義等老師傅做坩堝工作，行政組由“紅小鬼”康永華來領導，他15歲參軍，過去一直在部隊工作。劉頌豪是龔祖同先生的一位得力助手和業務秘書，協助龔先生管理和領導全室工作。我擔任了熔制組組長，與我一起工作的還有從上海招聘來的兩名中學生：馬仲堂和孫仲鳴，以及一批有熔制一般器皿玻璃經驗的老師傅。我們從修復煤氣爐、設計油噴霧器、敷設煤氣和油管道、定制特型耐火材料和建造爐窯等做起。

　　1952年這一年中，我們正是從無到有，搭建起光學玻璃的熔制車間，在大學里我們都沒有學過有關硅酸鹽和玻璃技術的課程，一切都是在“做什么，學什么”中磨煉成長起來，大家意氣風發，躊躇滿懷。

2 第一堝光學玻璃的誕生和生產工藝的改進

　　1952年7月，坩堝組制造出300L大坩堝，10月中旬大玻璃熔爐開始烤爐，其間經歷了坩堝幾次在烤燒過程中開裂而遭受失敗;有時坩堝已加熱到1400℃,開始加玻璃生料，而到熔化時，又破裂了。大家不怕爐前高溫，把破裂的坩堝取出，還要把流入爐內的玻璃液清除。這種場面十分感人，沒有人畏怯和逃避。龔祖同先生夜以繼日和我們一起生活在爐邊，大家全身心地把精力灌注爐內坩堝里的玻璃中。1953年的陰歷除夕，第一次獲得了300L一大坩堝的光學K-8玻璃。接著又成功地熔化了兩堝(見圖1)。這是一個歡欣鼓舞的新春。龔祖同先生講：“一生的重擔從此獲得解脫，這是我畢生最幸福的日子。此生此事永志不忘。”更為可喜的是，從今往后把中國第一堝光學玻璃誕生的事跡，列入光學玻璃廠培養青年一代的教育范例。

　　1953年，光學玻璃試制成功以后，進入鞏固和提高階段。首先是擴大光學玻璃品種。我們都是在龔祖同先生直接指導下工作的。當時我拿到的一份資料，就是抗日戰爭時期派人到美國去學習帶回來的。這份資料中只有十幾種(普通冕牌和火石)光學玻璃的化學成分和熔制規程圖。另外就是龔先生介紹我去閱覽的，旅美科學家孫觀漢發表在美國陶瓷學會雜志(JournalofAmericanCeramicSociety)中有玻璃光學性質的計算文章。我們先在電爐小坩堝中熔煉從硼冕到火石，又到鋇冕光學玻璃，并且取得一批在爐前校正玻璃光學常數的數據。然后在大熔爐中一堝堝地試驗，取得不同品種的光學玻璃的化學成分和熔制規程。這時我體會到光學玻璃是多品種的、含有多種化學成分，要知道玻璃的光學性質和成分的關系是十分重要的，如事先能預測到制成后的玻璃光學性質是很必要。從中隱藏了以后我想從玻璃的化學成分去計算熔制后玻璃的物理性質的打算。

　　1953年又分配來一批提前畢業的大學生，特別是來自華南工學院(現華南理工大學)的3位成員：姜中宏，他和我一起在熔制組;鐘獎生，由王大珩先生指導，負責光學玻璃退火(1964年調到上海新滬玻璃廠，負責研制直徑1.5m微晶玻璃成功后，1978年去美國定居);秦啟灼負責玻璃粘土坩堝制造。從唐山工學院調來張東祺講師，加強了光學玻璃檢驗和熱處理的領導。

　　1954~1956年，在光學玻璃制造過程中有兩件較大的工藝改革：一件是在工藝上，從經典法(熔煉成的光學玻璃與坩堝一起取出，在隔熱罩下自然冷卻，坩堝和玻璃在冷卻時炸裂，然后在室溫中挑選品質好的玻璃塊)，發展到澆鑄法(熔煉成的光學玻璃與300L半噸重以上坩堝從高溫中取出，澆鑄入預熱的鐵模中，然后一起送入精密退火爐，逐漸冷卻下來)。由此很大地提高了成品率，并能獲得大尺寸的光學玻璃毛坯。

　　第二件是光學玻璃對玻璃光學均勻性要求極高，退火后的光學玻璃毛坯的折射率差(△n)要達到10-6。所以，與其他品種玻璃熔制中十分不同的是高溫熔煉過程中玻璃液要攪拌。開始，我們參考從美國帶來的資料，采用指形高溫耐火材料制成的攪拌棒。1956年學習蘇聯的先進經驗，啟用了螺旋形攪拌槳，提高了玻璃液的均勻性。這件事從試制螺旋形攪拌槳和攪拌機到實用只花了一年的時間。

　　3  在昆明籌建中國第一條光學玻璃生產線

　　20世紀50年代，中國生產軍用和民用光學儀器所需的光學玻璃，主要從國際市場上采購，但當時受禁運的限制，只能買到最普通的光學玻璃。為當時的急需和今后人才培養，原國家第五機械部(兵器工業部)決定在國內最大的光學兵器廠(昆明298廠)籌建光學玻璃生產車間，并由中科院儀器館派人負責技術。1956年初，王大珩先生派我去籌建，并向第五機械部提出，對我要以“專家”相待，乘飛機前往。因為當時從北京到昆明乘火車和長途汽車要一周多時間。1956年3月我去昆明，當時，我年紀不到24歲，初出茅廬，第一次乘飛機，連手表也沒有，買了一只雙鈴馬蹄鬧鐘，事先約了早上去民航辦事處的三輪車，乘上20~30只座位的蘇制雙螺旋槳小飛機，飛越秦嶺時，顛簸得很厲害，嘔吐后我昏昏沉沉地抵達了昆明。

　　我在昆明298廠工作了3個月，做的第一件事是，我和該廠的工程技術人員設計了光學玻璃車間的廠房，布置了工藝流程和設備、坩堝制備，以及生產第一批光學玻璃的配方、原料供應等。這相當于我們近4年研制光學玻璃的總結。第二件事是，我配合當時從蘇聯請來的援助專家庫列曉娃，參加了蘇聯援建光學玻璃廠的選址(最后選在成都，即以后的五機部成都208廠)，庫列曉娃為光學玻璃的工藝師，她不太懂建廠設計等，但帶來了整套制造光學玻璃的工藝資料，我從中獲得不少有用的信息，最主要的一件事，就是知道了用螺旋槳式的攪拌，可很大程度地提高光學玻璃的均勻性。我及時把資料轉寄到長春，隔了3個月，當庫列曉娃工程師訪問長春光機所時，看到我們已用上了螺旋槳式的攪拌工藝，她無比驚訝。

　　3個月后，因為中科院要派我去蘇聯學習，我返回長春。以后昆明光學玻璃車間的建設由劉頌豪和姜中宏先后負責。從1956年到1959年，長春光學玻璃研制基地做了大量推廣工作，接待了從全國各地來的人員培養，并供給資料，毫無保留地提供設備圖紙和玻璃配方。特別對昆明298廠和上海新滬光學玻璃廠，他們的工程技術人員和老師傅都是配套地來長春學習，以后都成為光學玻璃領域中的生產骨干。

　　插曲：1956年秋，我經過2個月突擊學習俄語后，去蘇聯科學院實習。臨走前王大珩、龔祖同兩位先生多次向中科院和參加中國十二年科技發展規劃的蘇聯有關專家建議，希望我能到蘇聯國家光學研究所學習光學玻璃。由于國家光學研究所是蘇聯保密單位，不準許外國人進入工作學習，我只能在蘇聯科學院硅酸鹽化學所學習，請曾在國家光學研究所光學玻璃方面工作過的阿本教授作為我的導師。當時還是中蘇友好時期，1957年夏季蘇聯方面還是安排我到一所光學玻璃生產廠去實習，中國科學院向蘇聯科學院為我辦理了可接觸保密部門的手續。這家光學玻璃生產廠建在莫斯科郊區的森林中，這個小鎮里從未來過外國人，我住在該廠保衛科科長的家里。第二天出來接待我的是該廠技術科科長庫列曉娃工程師(即昆明298廠的蘇聯援助專家)。我們兩人都十分驚奇能在此地相逢。她熱情地陪我參觀了整個工廠，這時我才知道這個廠所有技術工作都直接由蘇聯國家光學研究所控制。最后庫列曉娃陪我到保密資料室，我在這保密室里可查看資料，也可作筆記記錄，但不能帶出門，包括我的筆記本都要交回。很僥幸，他們允許我用中文記錄。這樣，我在這保密資料室整整泡了好幾天。最后，我的筆記本給寄到蘇聯科學院硅酸鹽化學所的保密室。經過交涉，他們友好地同意，我的筆記本可通過中國駐蘇聯大使館寄回中國。這對當時長春光機所的光學玻璃研究起了較大的作用。

　　到1959年秋，我已完成了副博士論文答辯，我請求在蘇聯再進行一次業務考察訪問，也請中國駐蘇大使館向蘇聯科學院辦理了保密手續。1959年底，我雖然又訪問了俄羅斯、白俄羅斯和烏克蘭的一些大學和研究所，但已無法再接觸保密單位。

　　這時，中、蘇兩方在布加勒斯特會議上已出現了政治上的分歧，雖然外面看來還覺察不到。1960年初我從蘇聯回國，仍回到當時已改稱中科院光學精密機械研究所光學材料部門，繼續我的光學玻璃研制工作