原創(chuàng) 狐梨 光電匯OESHOW 

2025年06月18日 17:06 上海

當人類每秒鐘在數(shù)字汪洋中打撈起2.5千萬億字節(jié)的星塵時，需要設計出怎樣的諾亞方舟才能承載這永不熄滅的文明篝火？在這顆充滿無限可能的藍色星球上，先民窺見了光的奧秘，智者馴服了光的偉力，鑄造了這艘方舟的藍圖。

光電匯有幸采訪到這位方舟“設計師”——福建師范大學譚小地教授。他和他的全息存儲技術，在現(xiàn)有的基數(shù)上，能使數(shù)據(jù)傳輸增速1000倍，硬盤存儲容量擴大100倍，使用壽命提升10倍。這令人驚嘆的數(shù)據(jù)背后，是譚小地行過四十余載的科研人生交出的答卷。

一、與光結緣少年時

興趣，是少年譚小地最好的啟蒙導師。中學物理課堂，成為他汲取智慧的土壤，更是他初窺光電奧秘的藏寶圖，驅使少年想要成為這無形之力的“操控者”。

廢棄的啤酒瓶被敲掉瓶身，只留下圓潤的瓶底，這便是一個簡單的光學透鏡；鏡片與硬紙殼巧妙結合，搖身一變成為自制潛望鏡；連破損的鐵鍋，也被他獨出心裁的地鑿出小孔，盛滿清水，光就會沿著水柱流動，光纖導光的原理也不外乎于此……這些充滿童趣的奇思妙想，將稀松平常的物件點化為探索光學的器具，悄然在他心底埋下了熾熱的種子。

1980年，他離開家鄉(xiāng)西安，以第一志愿被山東大學光學系技術光學專業(yè)錄取，而后又繼續(xù)進入北京理工大學深造，攻讀光學儀器專業(yè)碩士學位，師從李天初院士與趙達尊教授。在具象化的研究工作面前，他陷入了短暫的迷茫。此時，兩位導師如暗中明火驅散迷霧，告訴他：“欲探其徑，當觀先行者之足跡?！苯ㄗh他深入研讀相關領域的論文，從中汲取養(yǎng)分。但那時網(wǎng)絡并不發(fā)達，他就時常跑去圖書館看雜志，每一期都不落下。在鉛印的字里行間，搜尋著智慧的閃光。正是在這看似笨拙卻無比扎實的“原始”探索，構成他科研生命的根系。再后來，研究工作出色的譚小地跟隨導師共同完成了《光纖折射率及標準幾何參數(shù)測量裝置的研究》這一項目，并在1995年獲得國家科技進步獎。

在北理工讀碩士的譚小地，受日本東京大學小倉盤夫教授來校講學啟發(fā)，讓他對日本的光學技術產生了向往。由于碩士期間優(yōu)異的表現(xiàn)，譚小地獲得了到東京大學黑田和男教授門下學習的機會，并于1996年春開始了東京大學攻讀博士學位的生涯。

在東大伊始，他被光折變晶體奇妙的非線性效應所吸引，想將其作為最初的研究目標，但在當時該領域的研究已趨于飽和。于是他便選擇從實際應用出發(fā)，著手開始全息存儲的研究。時至今日，已經(jīng)過去了三十多年。

全息存儲利用體存儲方式將圖像信息記錄并再現(xiàn)，早在上世紀60年代就被譽為高密度、高速率的存儲方式。彼時學界多用光束容易被探測到的振幅特性來進行調制，而譚小地卻想能否將另一大特性——相位，一并利用起來，這樣存儲的數(shù)據(jù)豈不是會變得更多，讀寫的速度也會更快？但提取相位信息并非易事，在當時的條件下需要加大系統(tǒng)投入和高成本。要有足夠的理由去支撐。于是他將目光瞄準了全息存儲和加密結合，畢竟數(shù)據(jù)安全在未來將會被趨之若鶩，最終成就了他的博士畢業(yè)論文《全息存儲的加密研究》，也為后來的多維調制技術奠定了基礎。

東京大學博士畢業(yè)典禮上的譚小地

二、以光報國赤子心

2006年，譚小地進入日本索尼公司擔任高級技術分析師，原以為這里會成為他研究工作的沃土，但此時命運與他開了個嚴肅的玩笑：他傾注心血的全息存儲項目，原本已經(jīng)納入公司五年計劃，卻在2008年金融危機的巨浪中擱淺，倉庫里的電子產品積壓如山，為了保證公司能順利度過經(jīng)濟寒冬，索尼不得不斷臂求生，砍掉了所有“三年內難見效”的研究，譚小地的全息存儲項目也赫然在列。輪船尚未啟航便被巨浪打翻，然而，命運的急轉彎卻讓他意外參與液晶電視攻關戰(zhàn)。“半年內超越夏普！”在索尼新一輪的戰(zhàn)略目標下，譚小地憑借深厚的相位光學功底參與該項目。那年，索尼產品指標躍居世界第一。

在索尼的這段經(jīng)歷雖讓他與全息存儲的研究遭遇了停滯，卻讓他深入掌握企業(yè)產品開發(fā)的流程節(jié)點，從研發(fā)到市場的完整閉環(huán)，為他日后將全息存儲推向產業(yè)化而埋下伏筆。

2012年，大數(shù)據(jù)技術如破繭之蝶，在全球掀起實踐應用的顛覆性颶風，因此當年也被譽為“大數(shù)據(jù)元年”。面對隨之而來的數(shù)據(jù)存儲需求，譚小地再次向索尼提議開展全息存儲的研究，遺憾的是并未得到公司支持。更讓他意難平的是，那些無數(shù)個日夜心血凝結的研究與發(fā)明，成果欄署名卻無法落下自己的烙印。“中國人發(fā)明的東西不屬于中國人”，不甘的漣漪在心中蕩開。與此同時，中國的數(shù)據(jù)存儲技術常年受制于國外，大數(shù)據(jù)低成本和超長期安全存儲技術等“卡脖子”關鍵核心技術是我國信息技術領域亟待跨越的天塹。譚小地意識到，自己的研究成果或許能助力一二。他果斷回國，立志要將全息存儲技術“種”在中國的土壤上。

回國后，譚小地加盟北京理工大學，全力開展全息存儲相關研究。根據(jù)博士期間的設想，他以如何提升全息存儲密度和數(shù)據(jù)傳輸率為核心命題開展了三項研究工作，即：同軸全息存儲、偏光全息存儲理論與應用以及全息存儲材料。

譚小地在日本工作期間提出了同軸全息光存儲方式的研究，該方式獨特之處是將信息光與參考光共軸，既簡化了系統(tǒng)的光學結構，又能避免環(huán)境振動等外界因素的干擾，解決了雙光束干涉方式無法克服的問題。但全息存儲方式受噪聲等的影響，實際存儲密度無法達到理論的高值，主要原因是僅利用了振幅調制的全息記錄，全息原本的能力未能發(fā)揮出來?；貒?，他和團隊將基于之前同軸全存儲的研究基礎，通過單光束分區(qū)域干涉，讓同一束光的不同部分發(fā)揮作用，解決了相位穩(wěn)定性難題，將相位馴化成除振幅外的另一種調制手段，形成振幅+相位調制手段的全息存儲技術，使得存儲數(shù)據(jù)容量得到提升。

有了加入相位調制的先河，他想是否能再加入光的偏振特性，為數(shù)據(jù)存儲帶來更多可能？于是他多方查詢資料發(fā)現(xiàn)在該領域卻未有著述。面對空白他敢為人先，開始探索偏光全息的領域戈壁。譚小地團隊是國際上最早開展偏光全息研究的團隊之一，幾乎80%的工作都來自他和他的團隊。依據(jù)偏振光波的矢量特性，總結出了偏光全息的忠實再現(xiàn)、正交再現(xiàn)和零再現(xiàn)的概念、形成條件以及發(fā)生的內在機理，為光信息的調控提供更豐富的自由度。

研究期間，譚小地還解決了全息存儲材料自主化研制難題。起初在他回國前，與日本當?shù)氐牟牧掀髽I(yè)談好合作，后續(xù)為他提供研究所需的全息存儲材料。但是，這一材料被美國認定為國防重要物資，對其實施技術封鎖，于是這條供應鏈也就此終止。這次經(jīng)歷給他敲響警鐘，想把命運掌握在自己手中，必須在每個環(huán)節(jié)都不受掣肘。于是他帶領團隊經(jīng)過攻關，不僅掌握了新型全息存儲材料——光致聚合物材料的自主制備，還研制出了全息材料測試的標準裝置，為國內相關研究團隊提供測試報告。

正在做實驗的譚小地

三、以產為任筑未來

2018年，來到福建師范大學后，基于對國家對數(shù)據(jù)安全的戰(zhàn)略需求以及對地方產業(yè)升級的雙重考量，學校為譚小地教授成立了信息光子學研究中心。后續(xù)為他調配了實驗室和相關人員，全力保證他的研究工作能夠順利開展。

譚小地正式入職福建師范大學

2019-2020年期間，譚小地先后獲批科技部重點研發(fā)計劃“變革性技術關鍵科學問題”專項和福建省科技重大專項支持，這是福師大首次作為牽頭單位承擔國家重點研發(fā)計劃項目，也是福師大承擔省級重大科研項目的重大突破?；貞洿耸?，他將這兩項任務形象的比喻成“頂天立地”，讓世界看到中國科研的新進展即為“頂天”，讓技術向產業(yè)轉化實現(xiàn)價值則是“立地”。

為了實現(xiàn)頂天立地的目標，譚小地帶領團隊刻苦攻堅，研究出多維調制（振幅+相位+偏振）全息存儲技術，相較于現(xiàn)行存儲方式，數(shù)據(jù)讀寫速度和存儲密度得到大幅提升，經(jīng)第三方檢測，存儲速度為傳統(tǒng)設備的1000倍（128Gb/s）、容量提升100倍（最高達2.75TB）、壽命從5年延長至50年，達到世界領先水平。為加快形成面向大數(shù)據(jù)歸檔存儲的新型光存儲產業(yè)，發(fā)揮“全息光存儲技術”的價值，他更是化身空中飛人，兩年內他在全世界50多個城市來回奔波，幾乎跑遍了國內外所有的相關單位和設備生產廠家，他的飛行軌跡加起來能繞地球12圈.....讓技術走在世界科學前沿的同時，將產業(yè)化進程也按下加速鍵，他和團隊已經(jīng)研制出了具有自主知識產權，可供讀寫演示的同軸全息存儲樣機。

譚小地兩年內的飛行軌跡

從早期在索尼的產品化嘗試輒止，到回國后力主全息存儲服務于大數(shù)據(jù)安全，譚小地科研軌跡始終緊扣“從實驗室到市場”的脈絡，致力于讓光學技術真正服務社會，為我國在光存儲領域贏得國際話語權貢獻力量。未來他將借力于福建省光學學會會長的身份，依托福州這塊光電產業(yè)的沃土，為全息光存儲技術走進大數(shù)據(jù)存儲產業(yè)，解決數(shù)據(jù)存儲關鍵問題繼續(xù)開疆擴土。

結 語

“數(shù)據(jù)主權，是新時代的國土。”那些曾因技術受制而被他國掌控的珍貴數(shù)據(jù)，終將回歸我國自主可控的技術保存；那些因存儲成本高昂而被無奈拋棄的海量數(shù)據(jù)，終將被重新鐫刻......譚小地看見的，是我國的全息存儲技術正以自主知識產權的姿態(tài)，以百倍容量、千倍速度、半世紀壽命，將這些散落的數(shù)據(jù)金沙重新聚攏為河。

未來，當數(shù)據(jù)如洪流席卷世界，譚小地和他的全息存儲技術，正在為文明沖印出不會湮滅的底片。