正是在刘忠齐的积极推动下，中科院声学所成立了超声医学组，开始专门从事超声医学技术的开发。70年代中期，激光技术和电子计算机的应用得到进一步的发展。刘忠齐敏感地意识到这两大技术将对未来技术的发展产生深远的影响。用他的话说："激光和计算机是未来不可缺少的工具。不搞激光，做出的东西一定落后；不会计算机，做出的东西一定低效率、低精度。这段时间刘忠齐参加声全息的研究工作，用激光观察固体内声波的传播规律及用计算机对超声信号进行数字分析工作。
经过2年的研究，刘忠齐研究获得了成功。不过，这项研究在医学方面的进展却没有继续下去，原因是刘忠齐发现利用声全息在医学方面应用在原理上受到根本性的局限。因为光波和声波是有根本差别的，声波的波长是以毫米作单位计算的，而光波的单位是纳米，两者相差数千倍，作出的图象仍然是平面的，而不是立体的。刘忠齐有一个原则，原理上讲不通的事，一定不会成功，因此就一定要放弃；而在原理上讲得通的事，再难也要坚持，如果放弃就一定非常可惜。正是在这一思想的指导下，刘忠齐毅然放弃了声全息在医疗诊断方面的研究。
将超声功能发挥到极至使日本同行骄傲却使刘忠齐绝望
1978年，中国进入改革开放的新时代，刘忠齐作为访问学者被选定派赴日本留学。此时的刘忠齐并不特别急于出国，因为他有自己的追求和目标。1981年，刘忠齐不仅是一个颇有建树的影象技术专家，而且也是一位影象技术的积极倡导者和社会活动家。他不仅积极筹建了超声医学工程学会，任秘书长，而且在声学所扎扎实实地建成了一个超声波计算机实验室，并计划用它开展超声医学诊断研究。为了不去日本，他甚至消极对待语言考试。尽管他很不认真地应付考试，他还是通过了语言测试。
1981年9月，刘忠齐到日本东京大学生产技术研究所多维图象中心，从事超声波CT，超声波多谱勒技术为期两年的研究。
刚到日本，刘忠齐并没有受到重视。日本教授让他坐了一个月的冷板凳之后，终于有一天，教授问刘忠齐将定什么课题开展研究。刘忠齐回答"反射超声CT"。刘忠齐出言不凡，让日本教授吃了一惊。他不假思索，张口就问"干得了吗？"。刘忠齐微微一笑，回答："试一试"。
在80年代初期，二维超声图象已经很成熟，商品化的程度也很高。要使超声技术有大的突破，可以进行创新的空间越来越小。因此提出反射性超声CT的设想本身就是一个创新。何况反射型超声CT要让声波两次透过物体，实现两次效应，实验的难度就更大了。
刘忠齐正式开始研究后，他的工作让日本同事更加吃惊。原来他不仅头脑思维敏捷，而且对时髦的计算机应用也非常娴熟，让他们更加刮目相看的是刘忠齐还是个拼命三郎。有一次，为了取数据，刘忠齐连续3天3夜没有合眼。
两年的访问研究充分展示了刘忠齐杰出的研究能力，仅第二年，刘忠齐便开始指导4个日本的硕士研究生的论文。1983年，刘忠齐出色地完成了他的研究，共发表论文13篇，其中一篇论文发表在最权威的期刊《国际无损检测》杂志上。为了这篇论文的署名，他还与日本同行有过一番讨论。日本学者提出，如果不以中国人的身份出现，刘忠齐可以获得第一作者的署名待遇；如果以中国人的身份出现，只能署第三作者。在这一原则问题上，刘忠齐毅然作出选择：宁愿署名第三作者，也决不丧失国格。
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