学生简介

　　陆旭，中国科学院大学2026届博士毕业生，培养单位为中国科学院上海光学精密机械研究所，导师是姚金平研究员。在Sci. Adv.、Light Sci. Appl. 等期刊上发表学术论文17篇，其中第一作者论文5篇。曾获中国科学院院长特别奖、博士生国家奖学金、北京市优秀毕业生、中国科学院大学三好学生标兵、上海光机所优秀研究生奖学金、范·杨苏奖学金、中宏奖学金等荣誉。

　　航空发动机、燃气轮机，是大国重器的 “心脏”。这颗心脏内部，火焰高速翻滚、瞬息万变。想要造出更高效、更低碳、更安全的动力装备，就要看清燃烧室里面火焰真实的燃烧状态，必须精准捕捉火焰瞬间的温度。

　　测火焰温度，有那么重要吗？

　　温度，就是解读燃烧反应最核心的密码。局部温度太低，燃料烧不干净，动力不足，还会产生一氧化碳、碳烟等污染物；局部温度过高，就会大量生成氮氧化物，高温热点还会啃蚀发动机金属叶片，埋下重大安全隐患。但想测温却不是一件容易的事情。火焰内部是极端恶劣的高温高压湍流环境，温度瞬息万变。想要拿到真实可靠的数据，挑战重重。

　　有什么办法可以测温？

　　目前主流有两种思路。一种是接触式探针测温，把测温探头直接伸进火焰，但短板十分突出。现在普遍使用的是非接触式的光学测温。光学测温依靠激光探测，全程不用触碰火焰，既不会干扰火焰原本的燃烧状态，也不怕高温烧毁探头。更关键的是，火焰温度变化极快，光学技术可以实现高速抓拍，捕捉毫秒级的温度波动。在探针无法生存的极端燃烧场景中，光学测温，是获取火焰真实内部数据的优选方案。其中，相干拉曼光谱技术具有灵敏度高、空间分辨率好等优点，在燃烧诊断中具有广泛的应用场景。

图1 课题组部分成员合照

　　如果只用一束光测温呢？

　　传统相干拉曼光谱测温需要多束激光配合，光路调试繁琐复杂，很难在发动机燃烧室这样严苛的环境稳定使用。在姚金平研究员的指导下，陆旭深耕空气激光与超快光谱方向。他利用空气本身来产生探测火焰的光源，实现了单光束相干拉曼光谱测温。空气被超快强激光激发后自己发光，这束 “空气激光” 天生就能和入射激光自动重合，省去多光束时空精密控制的麻烦，简单来说，就是只用一束飞秒激光完成火焰测温，设备操作简单，不再需要复杂的多光路校准。在管式炉原理验证实验中，这套技术可达到每秒 1000 次测温，能够捕捉毫秒级的温度剧烈波动。这意味着我们可以 “抓拍” 火焰一闪而过的温度变化，看清湍流火焰快速跳动的细节，为极端燃烧场的快速、精准探测，开辟了一条全新路径。

图2 飞秒激光在火焰中成丝

　　客观而言，该技术目前仍处于实验室原理验证阶段，距离直接应用于航空发动机燃烧室，还有不少技术难题需要攻克。后续进一步优化测温准确度与空间分辨能力后，这套技术有望应用于航空发动机、燃气轮机燃烧实验平台。通过获取火焰内部真实温度、组分数据，帮助科研人员揭开火焰燃烧的内在规律，为我国高效低碳动力装备的仿真迭代、设计优化，提供简单、高效的非接触光学测量手段。