赵振堂，中国工程院院士，我会中国科学院上海分院分会理事，中科院上海高等研究院党委书记、副院长，上海光源科学中心主任，研究员、博士生导师。1978年10月至1990年11月就读于清华大学加速器物理及应用专业并获得学士、硕士、博士学位；1991年11月至1992年2月、1993年5月至8月、1995年6月至1996年9月在欧洲核子中心担任访问学者。长期从事粒子加速器研究和装置研制，负责建成上海光源加速器，主持研制了从紫外到软X射线能区的3台高增益自由电子激光装置和我国首台质子治疗同步加速器装置。曾获国家科技进步一等奖、中国科学院杰出成就奖、上海市科技进步特等奖、上海市自然科学一等奖。入选上海市科技精英和上海市领军人才。2019年11月，当选为中国工程院院士。

　　坐落于上海浦东张江高科技园区的上海光源，是中国大陆第一台中能第三代同步辐射光源。作为上海科创中心建设的重要内核和闪亮名片，这个外形酷似一只巨大鹦鹉螺的大科学装置，内部蕴藏着最前沿的科研利器，自2009年5月开放以来已稳定、高效运行超过10年。上海光源围绕科学前沿、国家重大需求与产业核心问题，为重大科研成果提供共享平台，支撑用户开展创新研究。而为之长期努力的“追光者”科研团队代表赵振堂，2019年当选为中国工程院院士。

　　工欲善其事，必先利其器

　　从1978年考入清华大学起，赵振堂就和中国的加速器发展结下了不解之缘。他是清华大学首位加速器专业博士，毕业后加入北京正负电子对撞机的加速器团队，他在那里勤奋进取、潜心钻研，逐步成长为对撞机加速器装置运行和升级改进的骨干。

　　22年前，为建设上海光源，赵振堂来到位于上海嘉定的中国科学院上海应用物理研究所。走出研究所的大门，满眼望去都是农田，一片郁郁葱葱。远离城市的繁华与喧嚣，赵振堂和建设团队心无旁骛，满怀期望地拉开了上海光源建设的序幕――上海光源工程终于从论证进入了预制研究阶段，向着动工建设迈出了实质性的一步，他们将在上海亲手建造中国的第三代同步辐射光源。

　　2004年12月25日，上海光源在上海张江破土动工；2009年5月6日，巨大的鹦鹉螺形状的上海光源建成并正式对用户开放，成为了世界同步辐射“俱乐部”的新成员；从此，上海光源也步入了一边高效运行开放，一边开展后续光束线站建设的发展历程。2015年6月，上海光源“梦之线”通过验收，正式向全国用户开放，蛋白质设施五线六站开放运行；2019年1月，近常压软X射线原位谱学线站和原位高分辨电子结构线站开放运行；2020年6月上海光源二期首条运行的硬X射线通用谱学线站用户取得重要成果……，对于上海光源的每一个重要时间节点，赵振堂都记得清清楚楚。

　　这个位于上海张江高科技园区张衡路239号的国家级大科学装置和多学科实验平台，目前已建成并开放着16条光束线与20个实验站。截至2020年6月，已有来自全国各地566家单位3084个课题组的近30000名研究人员以及100余名国外科研人员来此开展实验研究。“上海光源吸引了一批国内外优秀科学家团队依托装置来开展科学研究，已成为我国用户和成果最多的大科学装置。”赵振堂自豪地说。

　　常言道：工欲善其事，必先利其器。“现代科学研究越来越依赖具有极端条件和能力的设备与手段。”赵振堂说，加速器光源这类大科学装置的出现，极大地增强了人们认识和改变未知世界的能力。经过几十年的发展，凭借优良的光束品质和不可替代的作用，第三代同步辐射光源已成为科学家在原子分子的层次上研究物质内部结构及其动态过程的重要工具，是助力解决关键科学技术问题的一大利器。

　　建成以来，上海光源支撑我国科学家在物理、材料、能源与催化、生命与健康等诸多领域聚焦研究重大基础科学前沿问题和关键核心技术问题，取得了一批重大成果。截至2020年6月，用户成果入选国内外重大科技进展超过20次，中国科学十大进展8项，中国十大科技进展新闻5项；被美国《科学》“十大科学突破”引用1项，入选欧洲《物理世界》十大突破1项，美国物理学会标志性进展1项，美国化学会大科研成果1项，美国《物理评论》125周年49篇精选论文1项；用户在《科学》《自然》《细胞》三个国际顶级刊物发表论文121篇。

　　“这是我们的角色和使命”

　　“培育上海光源精神，建造世界一流装置。”这是悬挂于上海光源实验大厅的横幅，也是赵振堂和上海光源团队一直恪守的工作信条。相比于那些闪亮的科研成果，其背后的上海光源却鲜少被人注意，为用户提供实验条件和帮助用户开展实验工作的科技人员甚至连名字都不会出现在贡献者名单中。“我们有时被戏称为科研成果的‘保姆’”，赵振堂开玩笑说。

　　“作为研究平台，装置的先进性主要体现在解决科学问题上。”赵振堂认为，是否攻克了装置的关键技术和实现了先进的性能固然是衡量上海光源工作的一把标尺，但归根结底还得落到用户的成果产出上。

　　“用户的成果就是我们工作价值的体现，看到用户利用上海光源在研究上取得了突破性进展，往往比自己发了论文还要高兴。”赵振堂感慨，虽然这些成果不一定会让人看到和理解上海光源的作用，但“这就是我们的角色和使命”，这样的幕后工作必须一如既往地真抓实干，亦是他对上海光源精神的最好解读。

　　“我们的团队就和交响乐团一样，指挥和不同乐器的演奏者必须共同努力，只有每个部分都发挥出最好的水平并且相互协作配合，才能奏出最震撼人心的乐章。”赵振堂表示，上海光源这一加速器光源大科学工程，绝不是几个人和几个研究组能完成的，而是历经几代人以及包括20多个技术专业的专业化大团队共同奋斗与协作奉献所结出的硕果。

　　以上海光源为起点

　　研究光源加速器二十多年，对于中国光源大科学装置发展，赵振堂心里有一幅美好的愿景图。

　　虽然上海光源和全世界其他第三代同步辐射光源相比，性能并不逊色，但第三代光源的原理和技术路线早已经成熟，集成创新是其主要特征。“再往前走，中国的光源大科学装置应该朝着发展新原理与新技术的方向努力，应以创新原理和创新技术为驱动来发展新装置。”赵振堂说。

　　展望下一个十年，上海光源线站数量将达到基本饱和，从而全面进入运行开放的黄金时期，支撑科学家产出重大成果是其核心任务。与此同时，基于同步辐射光源和X射线自由电子激光的光子大科学装置集群正在张江加紧建设，已成为了发展的新增长点。

　　X射线自由电子激光是新一代加速器光源的一个重点发展方向。与典型的第三代同步辐射光源相比，高增益X射线自由电子激光的峰值亮度高9个量级，光脉冲短3个量级，相干性提高3个量级以上。这些特点突破了现有常规激光和同步辐射光源的许多极限，使得高增益自由电子激光自诞生之日起就备受人们的青睐和广泛重视。

　　2009年4月，美国SLAC的直线加速器相干光源LCLS首次实现了0.15 纳米的高增益自由电子激光出光，并于2009年9月开始用户实验，这标志着人类进入了硬X射线自由电子激光时代。此后，德国、日本、意大利、瑞士和韩国等国也相继建成了X射线自由电子激光装置。

　　按照运行模式，高增益自由电子激光可分为自放大自发辐射（SASE）和外种子型（HGHG和EEHG）两种类型。其中，SASE是全球自由电子激光装置最主流的运行模式。赵振堂介绍说，虽然这一运行模式的结构相对简单，其自由电子激光的输出波长可进入X射线能区且连续可调，但它存在一个固有的缺点，就是源于噪声起振，辐射中心波长不稳定，时间相干性差，不是全相干激光，尚无法满足极端光物理、X射线光子关联谱和X射线受激发射谱学等实验研究对时间相干性的要求。

　　为在这一方面有所突破，在过去的十多年中，赵振堂带领上海光源的自由电子激光团队一直在为发展全相干种子型自由电子激光技术而不断努力，成功研发了高梯度加速结构和高精度小间隙波荡器等多项关键技术，建成了我国首个高增益种子型自由电子激光研究平台――上海深紫外自由电子激光装置。借助于该平台，赵振堂领导科研团队在世界上首次成功实现了回声型新原理自由电子激光EEHG的出光放大和HGHG波长的大范围连续调节以及两级级联HGHG的相干辐射输出等，并提出了多种新型自由电子激光工作模式。

　　在上述这些理论和实验工作的基础上，赵振堂带领上海光源团队建成了大连相干光源的极紫外自由电子激光并已于2017年交付开展用户实验。与此同时，他们还成功研制了X射线自由电子激光试验装置，用以掌握软X射线能区全相干自由电子激光的运行机制和关键技术，将全相干自由电子激光的波长向更短波长方向推进，该装置实现了8.8nm的两级级联种子型自由电子激光出光放大，装置性能全部达到设计指标。目前，赵振堂和项目团队正在将该装置升级成软X射线自由电子激光用户装置，预计将于2021年中开始用户实验，届时将开启我国研究飞秒级动态过程以实现拍摄分子电影目标的新里程。

　　以上海光源为起点，与正在建设中的软X射线自由电子激光装置、硬X射线自由电子激光装置及超强超短激光装置一起形成先进的光子科学研究中心，支撑我国实现科技创新突破和跨越发展。此外，上海光源二期工程正在建设中，预计到2022年将有约35条束线和50个实验站投入运行。届时，上海光源的实验能力将大幅度提升，实验方法将增加2倍以上达到近百种，年接待用户能力将超过上万人次。

　　在赵振堂的脑海中，一张宏伟的光子大科学装置集群蓝图已经在上海张江展开……

　　（来源：上海科技报等）