自20世纪60年代问世以来，激光已在工业、医学、军事等众多领域广泛应用。近年，超短脉冲激光即超快激光成为激光领域的先端发展趋势。脉冲越短，激光的精度越高、释放的能量越大。在实验室，激光脉冲已短到飞秒级别（1飞秒等于千万亿分之一秒）。超快激光投入应用，将成为人类工具史上的又一“利器”。然而，近乎极限的“稍纵即逝”、超强的能量释放，使得可控、稳定、测量成为驾驭飞秒激光的世界性难题。
近年来，南开大学现代光学研究所教授刘伟伟带领科研团队结合信息光学、分子光谱学和等离子科学的前沿研究进展，围绕如何驾驭超快激光展开了深入研究，并取得一系列重要成果。团队研发的“全光纤近红外光谱仪”成功解决了“天宫一号”在轨航天器有害气体检测难题，为宇航员舱内活动安全及航天科学任务的开展保驾护航。今年5月，刘伟伟入选全国首届“最美青年科技工作者”。
刘伟伟，江苏淮安人，1994年考入南开大学物理学院学习应用光学。本科毕业后留校工作，其后前往加拿大拉瓦尔大学攻读超快强激光领域博士学位，获得首批“国家优秀自费留学生奖学金”。2007年，作为引进人才加入南开大学现代光学研究所工作。系南开大学超快激光科学与应用研究领域青年学术带头人。
刘伟伟工作于超快光子学与太赫兹科学、分子光谱学、等离子科学的前沿交叉研究领域。超快光子学是满足科学技术发展对于极短时间极限追求的主要途径。但是它强度极高，过程稍纵即逝，掌控超快激光非常困难。
“时间极短，就好比我们需要在地球上控制月球上一个人的运动。任意一个实验条件的稍微变化都会引起结果的极大差异。另外，超快激光比太阳光强10的15次方倍。你可以想象千万亿个太阳同时照射是个什么强度，任何测量仪器放那儿一下就打坏了。”刘伟伟说。
围绕这些问题，刘伟伟深入研究超快激光与物质相互作用的物理机制和非线性动力学过程，发展关键物理参数的准确表征方法、建立有效抑制调制不稳定性的相干调控原理和探索突破时空尺度极限的创新性应用。
刘伟伟研究的表征方法以非接触式原位测量为主要创新突破口，取得了超高光强的准确测量，解决了超高光强击穿任何探测仪器的实验困难，为理论模型的建立和验证提供准确实验依据。他实现公里量级上对于超快过程、超高光强调控，为推动远程大气污染探测、远程激光通讯等实际应用提供了物理基础。他的另一重要研究成果实现了分辨率为1/40波长的太赫兹超分辨成像技术，其实现难度就好像将一头大象装进了一个火柴盒。
“做科研没有兴趣、没有成就感，那就根本做不出成绩来。”刘伟伟说，他的成就感来自于解决一个又一个难题，更来自于看到自己的成果转化应用。他说，自工作以来，最有成就感事莫过于参与了我国首个空间实验室——“天宫一号”的科研工作。
载人航天最重要的一项指标是保障航天员的舱内安全，其中有害气体的检测极为关键。“比如电线外皮材料受热，动力燃料、制冷剂等的泄漏都会导致舱内有害气体增加，直接威胁舱内人员的生命安全。这一直是国际宇航界的难题。”刘伟伟说。
2009年，现代光学所为了拿到“天宫一号”的这一项目，集全所力量精心制作了数套方案。在与国内同行的几轮激烈竞争后，最终获得立项。刘伟伟清楚地记得，项目评审通过后，时任所长母国光院士和课题组老师难抑喜悦之情，在北京找了个小酒馆，一起喝了酒庆祝。
随后的两年里，刘伟伟带领着团队没日没夜地投入研发。“几乎是从零开始。那两年，除了春节休两三天，可以说整个团队一天都没有歇过。因为整个载人航天的进度是不等你的。我们用了两年的时间，完成了以往7到8年的研发任务。其中的艰苦，常人难以想象。”刘伟伟说。
刘伟伟团队创造性地提出基于微纳结构新型材料的光谱检测技术，成功解决了在轨有害气体检测多组分、高灵敏度的在线测量性能需求与体积小、重量轻、功耗低的苛刻空间环境适应性要求之间的矛盾。该成果使我国在该领域的技术水平超越美俄等航天科技发达国家，位于国际领先，为我国载人航天工程自主创新做出了重要贡献。
装置经过中国空间技术研究院验收通过后，刘伟伟没来得及庆祝就住进了医院。连续两年的高强度工作，令他患上了多种腰椎疾病，严重时腿部没有知觉。与成果验收通过获得喜悦相比，刘伟伟觉得这点病痛微不足道。
截至目前，刘伟伟已承担国家和省部级科研项目10余项，入选教育部“新世纪优秀人才支持计划”，受到霍英东教育基金会资助；已在重要国际学术刊物发表SCI收录论文80多篇，引用次数2600多次，H因子达到26；获邀在近30次国际学术会议作特邀报告；2011年获“王大珩光学奖——中青年科技人员光学奖”、“金国藩青年学子奖”；2014年入选南开大学“百名青年学科带头人培养计划”；2015年获第一届全国太赫兹科学技术学术年会“大会优秀青年学者奖”。
南开大学现代光学研究所是全国高校中最早具有光学和光学工程两个学科博士学位授予权的单位之一，其中光学工程是国家重点一级学科。依托于光学工程国家重点一级学科，建立了光学工程博士后流动站和“光学信息技术科学教育部重点实验室”。作为所长，刘伟伟深感责任重大。
“未来更加着力于光学所的发展，希望引进更多优秀人才，优化队伍。希望学科能够冲到全国前三。科研方面，更加重视成果转化，为使整个经济社会发展享受到高校科研成果带来的创新红利做出贡献，作为科技工作者，责无旁贷。”刘伟伟说。
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