

追光者 | 福建师范大学谭小地：以光为载，镌刻数据瀚海

光电汇OESHOW

2025-06-18

导读：未来，当数据如洪流席卷世界，谭小地和他的全息存储技术，正在为文明冲印出不会湮灭的底片。

当人类每秒钟在数字汪洋中打捞起2.5千万亿字节的星尘时，需要设计出怎样的诺亚方舟才能承载这永不熄灭的文明篝火？在这颗充满无限可能的蓝色星球上，先民窥见了光的奥秘，智者驯服了光的伟力，铸造了这艘方舟的蓝图。

光电汇有幸采访到这位方舟“设计师”——福建师范大学谭小地教授。他和他的全息存储技术，在现有的基数上，能使数据传输增速1000倍，硬盘存储容量扩大100倍，使用寿命提升10倍。这令人惊叹的数据背后，是谭小地行过四十余载的科研人生交出的答卷。

与光结缘少年时

兴趣，是少年谭小地最好的启蒙导师。中学物理课堂，成为他汲取智慧的土壤，更是他初窥光电奥秘的藏宝图，驱使少年想要成为这无形之力的“操控者”。

废弃的啤酒瓶被敲掉瓶身，只留下圆润的瓶底，这便是一个简单的光学透镜；镜片与硬纸壳巧妙结合，摇身一变成为自制潜望镜；连破损的铁锅，也被他独出心裁的地凿出小孔，盛满清水，光就会沿着水柱流动，光纤导光的原理也不外乎于此……这些充满童趣的奇思妙想，将稀松平常的物件点化为探索光学的器具，悄然在他心底埋下了炽热的种子。

1980年，他离开家乡西安，以第一志愿被山东大学光学系技术光学专业录取，而后又继续进入北京理工大学深造，攻读光学仪器专业硕士学位，师从李天初院士与赵达尊教授。在具象化的研究工作面前，他陷入了短暂的迷茫。此时，两位导师如暗中明火驱散迷雾，告诉他：“欲探其径，当观先行者之足迹。”建议他深入研读相关领域的论文，从中汲取养分。但那时网络并不发达，他就时常跑去图书馆看杂志，每一期都不落下。在铅印的字里行间，搜寻着智慧的闪光。正是在这看似笨拙却无比扎实的“原始”探索，构成他科研生命的根系。再后来，研究工作出色的谭小地跟随导师共同完成了《光纤折射率及标准几何参数测量装置的研究》这一项目，并在1995年获得国家科技进步奖。

在北理工读硕士的谭小地，受日本东京大学小仓盘夫教授来校讲学启发，让他对日本的光学技术产生了向往。由于硕士期间优异的表现，谭小地获得了到东京大学黑田和男教授门下学习的机会，并于1996年春开始了东京大学攻读博士学位的生涯。

在东大伊始，他被光折变晶体奇妙的非线性效应所吸引，想将其作为最初的研究目标，但在当时该领域的研究已趋于饱和。于是他便选择从实际应用出发，着手开始全息存储的研究。时至今日，已经过去了三十多年。

全息存储利用体存储方式将图像信息记录并再现，早在上世纪60年代就被誉为高密度、高速率的存储方式。彼时学界多用光束容易被探测到的振幅特性来进行调制，而谭小地却想能否将另一大特性——相位，一并利用起来，这样存储的数据岂不是会变得更多，读写的速度也会更快？但提取相位信息并非易事，在当时的条件下需要加大系统投入和高成本。要有足够的理由去支撑。于是他将目光瞄准了全息存储和加密结合，毕竟数据安全在未来将会被趋之若鹜，最终成就了他的博士毕业论文《全息存储的加密研究》，也为后来的多维调制技术奠定了基础。

东京大学博士毕业典礼上的谭小地

以光报国赤子心

2006年，谭小地进入日本索尼公司担任高级技术分析师，原以为这里会成为他研究工作的沃土，但此时命运与他开了个严肃的玩笑：他倾注心血的全息存储项目，原本已经纳入公司五年计划，却在2008年金融危机的巨浪中搁浅，仓库里的电子产品积压如山，为了保证公司能顺利度过经济寒冬，索尼不得不断臂求生，砍掉了所有“三年内难见效”的研究，谭小地的全息存储项目也赫然在列。轮船尚未启航便被巨浪打翻，然而，命运的急转弯却让他意外参与液晶电视攻关战。“半年内超越夏普！”在索尼新一轮的战略目标下，谭小地凭借深厚的相位光学功底参与该项目。那年，索尼产品指标跃居世界第一。

在索尼的这段经历虽让他与全息存储的研究遭遇了停滞，却让他深入掌握企业产品开发的流程节点，从研发到市场的完整闭环，为他日后将全息存储推向产业化而埋下伏笔。

2012年，大数据技术如破茧之蝶，在全球掀起实践应用的颠覆性飓风，因此当年也被誉为“大数据元年”。面对随之而来的数据存储需求，谭小地再次向索尼提议开展全息存储的研究，遗憾的是并未得到公司支持。更让他意难平的是，那些无数个日夜心血凝结的研究与发明，成果栏署名却无法落下自己的烙印。“中国人发明的东西不属于中国人”，不甘的涟漪在心中荡开。与此同时，中国的数据存储技术常年受制于国外，大数据低成本和超长期安全存储技术等“卡脖子”关键核心技术是我国信息技术领域亟待跨越的天堑。谭小地意识到，自己的研究成果或许能助力一二。他果断回国，立志要将全息存储技术“种”在中国的土壤上。

回国后，谭小地加盟北京理工大学，全力开展全息存储相关研究。根据博士期间的设想，他以如何提升全息存储密度和数据传输率为核心命题开展了三项研究工作，即：同轴全息存储、偏光全息存储理论与应用以及全息存储材料。

谭小地在日本工作期间提出了同轴全息光存储方式的研究，该方式独特之处是将信息光与参考光共轴，既简化了系统的光学结构，又能避免环境振动等外界因素的干扰，解决了双光束干涉方式无法克服的问题。但全息存储方式受噪声等的影响，实际存储密度无法达到理论的高值，主要原因是仅利用了振幅调制的全息记录，全息原本的能力未能发挥出来。回国后，他和团队将基于之前同轴全存储的研究基础，通过单光束分区域干涉，让同一束光的不同部分发挥作用，解决了相位稳定性难题，将相位驯化成除振幅外的另一种调制手段，形成振幅+相位调制手段的全息存储技术，使得存储数据容量得到提升。

有了加入相位调制的先河，他想是否能再加入光的偏振特性，为数据存储带来更多可能？于是他多方查询资料发现在该领域却未有著述。面对空白他敢为人先，开始探索偏光全息的领域戈壁。谭小地团队是国际上最早开展偏光全息研究的团队之一，几乎80%的工作都来自他和他的团队。依据偏振光波的矢量特性，总结出了偏光全息的忠实再现、正交再现和零再现的概念、形成条件以及发生的内在机理，为光信息的调控提供更丰富的自由度。

研究期间，谭小地还解决了全息存储材料自主化研制难题。起初在他回国前，与日本当地的材料企业谈好合作，后续为他提供研究所需的全息存储材料。但是，这一材料被美国认定为国防重要物资，对其实施技术封锁，于是这条供应链也就此终止。这次经历给他敲响警钟，想把命运掌握在自己手中，必须在每个环节都不受掣肘。于是他带领团队经过攻关，不仅掌握了新型全息存储材料——光致聚合物材料的自主制备，还研制出了全息材料测试的标准装置，为国内相关研究团队提供测试报告。

正在做实验的谭小地

以产为任筑未来

2018年，来到福建师范大学后，基于对国家对数据安全的战略需求以及对地方产业升级的双重考量，学校为谭小地教授成立了信息光子学研究中心。后续为他调配了实验室和相关人员，全力保证他的研究工作能够顺利开展。

谭小地正式入职福建师范大学

2019-2020年期间，谭小地先后获批科技部重点研发计划“变革性技术关键科学问题”专项和福建省科技重大专项支持，这是福师大首次作为牵头单位承担国家重点研发计划项目，也是福师大承担省级重大科研项目的重大突破。回忆此事，他将这两项任务形象的比喻成“顶天立地”，让世界看到中国科研的新进展即为“顶天”，让技术向产业转化实现价值则是“立地”。

为了实现顶天立地的目标，谭小地带领团队刻苦攻坚，研究出多维调制（振幅+相位+偏振）全息存储技术，相较于现行存储方式，数据读写速度和存储密度得到大幅提升，经第三方检测，存储速度为传统设备的1000倍（128Gb/s）、容量提升100倍（最高达2.75TB）、寿命从5年延长至50年，达到世界领先水平。为加快形成面向大数据归档存储的新型光存储产业，发挥“全息光存储技术”的价值，他更是化身空中飞人，两年内他在全世界50多个城市来回奔波，几乎跑遍了国内外所有的相关单位和设备生产厂家，他的飞行轨迹加起来能绕地球12圈.....让技术走在世界科学前沿的同时，将产业化进程也按下加速键，他和团队已经研制出了具有自主知识产权，可供读写演示的同轴全息存储样机。

谭小地两年内的飞行轨迹

从早期在索尼的产品化尝试辄止，到回国后力主全息存储服务于大数据安全，谭小地科研轨迹始终紧扣“从实验室到市场”的脉络，致力于让光学技术真正服务社会，为我国在光存储领域赢得国际话语权贡献力量。未来他将借力于福建省光学学会会长的身份，依托福州这块光电产业的沃土，为全息光存储技术走进大数据存储产业，解决数据存储关键问题继续开疆扩土。