“年轻的追光人”——第十四届王大珩光学奖专题/访谈

发布时间:2020-11-18 阅读次数:4817

中国光学学会王大珩光学奖理事会于2018年4月15在西安召开2017年王大珩光学奖评审会,对中青年科技人员光学奖申请进行评审,最终评选出中青年科技人员光学奖获得者2名,对21所高校初评产生的高校学生光学奖候选人进行终评,评选出高校学生光学奖获得者21名。


第十四届王大珩中青年科技人员光学奖获得者  肖云峰

北京大学物理学院研究员,微腔光学研究专家。

基金委优秀青年基金和国家杰出青年基金获得者。2013:第8届饶毓泰基础光学奖一等奖;2014:北京大学黄廷芳-信和青年杰出学者奖;2017:第14届王大珩中青年科技人员光学奖;2018:OSA Young Scientist Award in The 8th International Multidisciplinary Conference on Optofluidics;2014、2015、2018:北京大学优博指导教师。

美国光学学会会士。

现任《Photonics Research》、《Science Physics: Physics, Mechanics and Astronomy》编委。


肖云峰长期从事超高品质因子回音壁微腔光场调控及与物质相互作用的研究。近几年来,他领导的研究小组制备出具有超高品质因子的对称、非对称微芯圆环等新型微腔,为微腔物理与应用研究奠定了基础。他在混沌微腔光学、微腔量子光学、微腔超高灵敏传感等研究方面取得了多个原创性成果。


微腔-波导耦合是微腔物理与应用的基础。长期以来,国际学术界主要通过角动量匹配实现模式耦合,但由于波导与微腔材料和几何色散的影响,角动量匹配条件仅在较窄光谱范围内满足,严重制约了微腔宽带光子学应用。肖云峰与合作者首次提出混沌辅助的角动量变换新原理,实现了回音壁模式微腔的超宽带光激发与收集。该成果入选了2017年度中国高校十大科技进展。


新光场是微腔基础物理研究的重要前提。肖云峰与合作者利用微腔增强的光学克尔效应,获得了自发对称破缺的微腔光场;他还在光学微腔中引入传播等离激元的限制效应,首次发现高品质的外表面回音壁光学模式,被德国多个实验组验证;提出局域等离激元与光学回音壁模式相互耦合,获得“双增强”局域光场,同时揭示出微腔调控局域等离激元电磁环境的机制。


光学微腔被认为是实现超高灵敏光学传感最有潜力的体系之一。为了突破无源微腔传感极限,肖云峰与合作者提出了基于模式加宽、微腔拉曼激光的传感新方法,实现了纳米尺度单个颗粒的检测。该成果入选2014年度中国高校十大科技进展。


肖云峰培养了许多优秀的学生。博士生刘永椿已在清华大学物理系任教;博士生李贝贝入选中科院“百人计划”并任职物理所;二十多名本科生先后赴哈佛大学、加州理工学院、麻省理工学院、斯坦福大学和普林斯顿大学等世界名校继续攻读博士学位,其中易煦博士已在美国弗吉尼亚大学任教。



第十四届王大珩中青年科技人员光学奖获得者 侯静


侯静研究员长期从事高能激光技术的相关研究工作。曾获全国百篇优秀博士论文提名奖,入选教育部“新世纪优秀人才计划”,获湖南省杰出青年基金资助,英国巴斯大学访问学者。曾主持国家自然基金青年、面上和国家自然基金重点项目、国家国际科技合作专项和国家863计划课题等,主持和参与军队10余项重大科研任务。获发明专利授权18项,发表SCI论文(第一作者或通讯作者)76篇。


 她在高功率超连续谱激光领域完成了一系列创新性工作,发明了在大模面积双包层增益光纤中激光放大的同时产生超连续谱的新方法,建立了超连续谱级联展宽的理论体系,突破了超连续谱功率提升与光谱调控、光子晶体光纤后处理以及石英光纤与软玻璃光纤低损耗熔接等一系列关键技术,研制了平均功率和转换效率等多项技术指标国际领先的高功率可见光、近红外和中红外超连续谱光源,研究成果创新性强、具有自主知识产权,两次入选“中国光学重要成果”。成果已在多家单位得到应用,推动了材料科学、激光医学、生物检测和大气科学等领域的科技创新和技术进步,为新一代激光系统研制提供了坚实的技术支撑,具有显著社会和军事效益。获湖南省技术发明奖一等奖1项,湖南省自然科学奖一等奖1项。



                                              


2018年亚洲光电子会后,刚刚接受了王大珩光学奖授奖的肖云峰研究员热情地接受了我们的专访,給我们讲了一个他所热爱的“小微腔、大学问”的世界。





Q:什么是“微腔光学”?

    肖老师为什么选择它作为自己的研究方向


A:我曾经应邀写了一个科普短文,题目就是“小微腔、大学问”。可以这么说,光与物质相互作用是基础光物理和前沿光子学研究中的核心问题,而微腔恰恰是增强光与物质相互作用的最重要体系之一。例如,1毫瓦的输入,可以在微腔内产生100瓦的光功率,而功率密度可以高达GW/cm2


Q:“微腔光学”主要有哪些应用?近年来它有哪些新的发展?


A:光学微腔最初始的应用之一是调控电磁场的局域态密度,增强或抑制原子自发辐射,这就是著名的珀塞尔效应 (Purcell effect)。当微腔内光子与原子相互作用增强到一定程度时,原子可将其辐射出的光子再次吸收,能量可以在原子和微腔光场之间相干传递;基于此,人们可以对单个原子、单个光子状态进行精确操控。


微腔为非线性光学研究提供了绝好的平台。利用光学微腔,科学家在毫瓦甚至微瓦光抽运功率下观察到了几乎所有的非线性效应,包括谐波、受激散射和参量振荡等。这些非线性光学效应在非互易光传输和存储、量子光源和微型光学频率梳等应用中具有非常重要的意义。


利用微腔模式品质因子高、线宽窄等优势,光学微腔还可应用于片上滤波器、环形器、延时器和超高灵敏光学传感与测量等。人们已经实现纳米尺度单颗粒的无标记检测,检测极限达到了单分子、单离子水平。光学微腔传感有望在环境监控、重大疾病早期预防和生化安全等方面发挥重要作用,并可拓展到单分子尺度下动力学的研究。


最近几年,光学微腔中还发现了许多新奇的现象,如光-力相互作用、宇称-时间对称、光学奇异点、自发对称破缺、光学混沌和光学黑洞等。


我想可以毫不夸张的说,微腔光学研究正当其时。



Q:从全球视野看,微腔光学发展的竞争状况如何?肖老师的研究集中在哪些方面?


A:应该说,美国和欧洲在光学微腔研究方面是较为领先的,而且他们的投入也越来越大。不过在一些方面,我们国内的研究也毫不逊色。比如我们国内科学家在铌酸锂晶体微腔制备与非线性光学、半导体微腔激光、微腔非互易光子器件、微腔强耦合物理与量子光学、超高灵敏微腔传感和微腔光学混沌等方面均具有非常出色的成果。


国内从事微腔光学研究的队伍越来越强。每年一次的微腔光子学研讨会,参与人数超过了200,来自不同的领域,包括物理、材料、化学、信息等学科,充分说明了国内微腔研究处于一个上升势头。


我们课题组主要方向之一是非对称微腔,既要发掘非对称微腔中的混沌动力学物理,又注重其光子学应用;另一方向是微腔传感,我们期望实现无标记的单颗粒、单分子检测,进而探索在信息、生命和化学中的应用。



Q:肖老师正在带领一支年轻的科研团队一起工作,其中还包括本科生。作为团队导师,肖老师的“育人”理念是什么?


A:我们课题组研究主要集中在微腔光学,成员主要包括博士后和研究生;此外,本科生也是一支非常重要的研究力量。应当承认,每个学生都有自己的特点和优势,做导师的重要任务是激发学生的兴趣和潜力,充分发挥他们的特长。我们研究组特别强调“讨论”。我们每周有一次组会,每周有三个专题讨论,要求所有学生必须发言,真正参与到讨论中来。


研究课题的选择方面,我们鼓励学生去攻克那些具有挑战性的问题,而不是追踪热点做易发文章的方向。这主要得益于龚旗煌院士主持制定的新政策。我们光学专业很早就取消了博士生毕业发表论文的要求,而改由委员会讨论投票决定是否允许答辩。因此,我们的学生可以选择十分重要却又耗时很长的课题进行研究,真正解决微腔光学研究中的一些重大问题。例如,我加入北京大学后,第一年招收的硕博连读生姜雪峰同学就选择了一个挑战性极大的课题:超高品质因子非对称微腔制备与应用。他的成果于2017年底在Science上发表,这时距离他博士毕业已经过了四年。如果没有长期的坚持,我想很难做成真正有影响力的工作。


Q:作为我国光学领域有特殊意义的“王大珩光学奖”的获得者,请肖老师讲一讲自己在科研工作过程中比较深的感受。


A:我十分有幸获得第十四届王大珩中青年科技人员光学奖,这是对我过去几年的工作的肯定,同时也提出了新的期望和要求。如果让我说自己科研过程中最深的感受,我想主要有三点。第一,选择有重要意义的课题从事研究,这个也许就是所谓的“问题导向”吧,不做或者至少不完全做紧跟前沿热点的方向;第二,既要在科研第一线带学生,又要有适当的国际国内同行交流;第三,相信学生的潜力,培养学生的创新能力。





王大珩光学奖高校学生光学奖获奖人简介


北京大学 刘明明

刘明明,博士研究生,主要从事原子分子在超快超强激光场中电离动力学的相关研究,特别是原子分子轨道结构在电离过程中的体现。目前在Physical Review Letters,Physical Review A等学术刊物上以第一作者发表论文5篇。获得2016年博士研究生国家奖学金。

   

北京工业大学 高寿飞

高寿飞,博士研究生,主要从事特种光纤制备、光纤激光器以及光纤非线性效应等方面的研究,制备的紫外、可见光、近红外到中红外传输的高性能无节点空芯反谐振光纤在国际、国内产生了较大影响力,多项研究成果在国际会议上以“邀请报告”的形式进行报道。目前,在Optics Letters、Optics Express等学术刊物上发表SCI论文8篇、EI论文17篇,在美国CLEO、美国Photonics West、欧洲Europhoton等国际国内光学会议上作报告21次,包括作国际会议Post-deadline报告一次。荣获教育部研究生国家奖学金两次、中国光学学会优秀学生报告奖、中国物理学会优秀报告奖、北京市优秀毕业生等多项荣誉。


北京航空航天大学 马希超

马希超,博士研究生,主要从事数字全息形貌检测及光学衍射层析三维定量成像技术的研究,提出了新型非线性层析重建原理和算法,以及其他多种用于显微层析成像的像质提高方法,在Optics Express等学术刊物上发表论文7篇(第一作者4篇),授权发明专利1项,获得2017年研究生国家奖学金。


北京理工大学 程阳

程阳,博士研究生,主要从事复眼和人眼成像,激光三维成像以及液体透镜方面的研究,取得了突出成果,相关成果发表在Optics Express, Remote Sensing, Applied Optics等学术期刊上,荣获王大珩高校学生光学奖,博士研究生国家奖学金,工信部创新创业奖学金等,发表SCI论文15篇,EI收录论文1篇,申请5项国家发明专利。


长春理工大学 毛珊

毛珊,博士研究生,主要从事现代光学技术及工程应用方面的研究,并取得突出的科研成果,立志为中国光学事业做出贡献。在攻读博士期间,参与国家高分项目(51-H34D01-8358-13/16),在该项目中,主要完成光学成像系统研发等工作,研究成果对于推进该项目的顺利完成有重要贡献;此外,自主申报主持吉林省大学生创业资金项目(20160521004HJ)。以第一作者身份在光学顶级期刊Optics Express、Applied Optics等学术刊物上发表SCI收录论文4篇;在国内一级期刊光学学报学术刊物上发表EI收录论文1篇,参加过1次国际会议并进行学术报告,申请国家发明专利1项。荣获2016年和2017年两届博士研究生国家奖学金。荣获第三届吉林省大学生“互联网+”大赛金奖,荣获第七届(2017年)长春市青年科技创新创业大赛特等奖。


复旦大学 王昊天

王昊天,博士研究生,主要从事光微流体与光学微腔方面的研究,研制成功包括光纤磁场传感器、单频微腔激光器等多种新型光电器件并提出先进的光学纳米操控技术。以第一作者身份在Optics Letters、Optics Express、Scientific Reports等学术刊物上发表论文8篇,其中一篇曾当选Optics Letters过去两年引用次数最高的15篇论文之一,同时合作发表文章10余篇。


国防科技大学 许将明

许将明,博士研究生,主要从事高功率非相干光纤光源方面的研究。以第一作者在Photonics Research、IEEE Journal of Selected Topics in Quantum Electronics、Optics Letters、Science China Technological Sciences等期刊发表SCI论文11篇,在国际学术会议作报告7次(其中Postdeadline报告2次)、国内学术会议作专题邀请报告2次,申请国家发明专利6项,主持湖南省研究生科研创新项目1项,曾获国防科技大学“周明鸂奖学金”1次、国际学术会议“Best Student Paper Award”1次、军队科技进步一等奖1项,被评为国防科技大学“学术创新之星”。


哈尔滨工业大学 冯昆鹏

冯昆鹏,博士研究生,主要从事光纤传感与超高分辨率光谱分析方面的研究。研究成果攻破了百毫米量级宏观尺度范围内微米级微结构尺度和位置测量的难题,在该领域中达到世界先进水平,该研究对于提高航天/航空发动机行业中喷注盘和气冷部件的制造精度具有关键意义。所研制的四芯光纤光栅微尺度探针已成功应用在国家微深孔校准装置上。在Photonics Research、Optics Letters、Optics Express等学术刊物上发表论文23篇,申请国家发明专利26项、国际专利4项。获得2014年、仪器仪表博士生一等奖学金、2015年叶声华奖学金、2016年全国仪器科学与生物医学博士生学术论坛优秀论文一等奖、哈尔滨工业大学第二届“春晖”创新成果奖。


华东师范大学 林康

林康,博士研究生,主要从事分子强场超快动力学方面的研究,直接成像了分子超级转子、分子转动回声时空演化过程,实现了电子重散射行为和局域化的阿秒精度的二维操控,相关成果发表在Physical Review X, Physical Review Letter等国际著名学术期刊,其中关于分子转动回声的工作被Nature Photonics 和Laser Focus World等科学媒体选为研究亮点和新闻进行宣传。曾获得华东师范大学校长奖学金和国家奖学金等荣誉称号。


华南师范大学 刘萌

刘萌,博士研究生,主要从事孤子非线性动力学过程和光纤激光技术方面的研究,并取得较突出的科研成果。相关工作以第一作者身份在国际权威期刊发表SCI论文8篇(其中Optics Letters 4篇)。获得2014年和2016年研究生国家奖学金,“广东省优秀学生”称号,第十四届“挑战杯”广东大学生课外学术科技作品竞赛特等奖。


华中科技大学 周海龙

周海龙,博士研究生,主要从事空间模式和偏振测量方面的研究,并取得突出的科研成果。以第一作者或者共同第一作者在Light: Science & Applications,Optics Express,Optics Letters等学术刊物上发表论文15篇,申请国家发明专利3项,多次参加国际学术会议。获得2014年研究生国家奖学金。


南京大学 尹春阳

尹春阳,博士研究生,主要从事单个纳米晶体或者二维材料光学性质的研究,并取得突出的科研成果。国际上首次在单个钙钛矿纳米晶体中观察到精细结构劈裂及室温下无荧光闪烁、低温下无光谱漂移的性质。在Physical Review Letters等学术刊物上发表论文3篇。获得2017年博士研究生国家奖学金。


南京理工大学 夏斯浩

夏斯浩,博士研究生,主要从事新型微纳结构光电阴极的基础研究,从理论角度证明了该新型结构光电阴极的可行性以及优越性,并取得了突出的科研成果。以第一作者身份在Applied Surface Science, Journal of Materials Science, Journal of Applied Physics, Optical Materials等学术刊物上发表论文十余篇,拥有授权国家发明专利2项。获得2017年博士研究生国家奖学金。获得2017年工信部奖学金。获得2018年江苏省三好学生称号。


南开大学 李占成

李占成,博士研究生,致力于从事人工微结构光学特性调控及其应用的相关研究,近五年来在Adv. Funct. Mater.、ACS Photon.、Adv. Opt. Mater.等期刊发表高水平论文30篇。其中以第一作者身份发表论文9篇(含2篇共同第一作者文章),以合作作者身份发表论文21篇。发表论文近五年SCI引用386次(他引340次),第一作者论文中单篇SCI最高他引30次,相关研究成果被多次报道。曾获天津青年“创新、创业、创优”先进个人,“南开十杰”等荣誉称号;曾获国家奖学金、宝钢优秀学生特等奖,南开大学周恩来奖学金、南开大学特等奖学金等奖励。


清华大学 郭晶晶

郭晶晶,博士研究生,主要从事光纤传感及其应用方面研究,包括生化传感、应力/应变、振动及超声等参量传感。以第一作者/共同一作在Advanced Materials, Optica, Sensors and Actuators B: Chemical 等学术刊物发表论文8篇。研究成果曾被MIT news,OSA Optics & Photonics News, Newsweek,Foxnews,LaserFocusWorld等国际权威媒体突出报道。荣获2016、2017年研究生国家奖学金,NSK机械工学优秀论文等奖励。


山西大学 郑华丹

郑华丹,博士研究生,主要从事主要从事激光光谱技术用于痕量气体检测的理论与实验研究。目前,以第一作者在Optics Letters、Optics Express等光学工程权威刊物上发表论文11篇,其中杂志封面论文1篇,个人总引用300余次,申请国家发明专利6项,主持省基金项目一项。获得2013年全国“挑战杯”一等奖,2016年、2017年研究生国家奖学金。


上海交通大学 张喆林

 张喆林,博士研究生,主要从事激光等离子体产生太赫兹辐射方面的研究,在超宽带太赫兹辐射的能量、分布、波形、偏振等参量的控制技术上取得了出色的成果。在Physical Review Letters、Applied Physics Letters等学术刊物上以第一作者发表论文共3篇。


天津大学 李泉

李泉,博士研究生,主要从事基于石墨烯和超材料的太赫兹调制器件的研究,成果突出。2015年发现了石墨烯-硅复合结构在外界激励下对太赫兹波的调控规律,在国际上首次提出 “太赫兹类二极管”效应,该研究成果入选“2015中国光学重要成果”。至今,以第一作者身份在Nature Communications,Nanoscale和Carbon等国际高水平期刊上发表SCI论文4篇(影响因子总计27)。同时,以主要作者身份在Science Advances等期刊上发表多篇合作论文。曾获得2015年研究生国家奖学金、国际会议最佳学生论文等奖励。


浙江大学 申俊飞

申俊飞,博士研究生,主要从事医疗光源优化及视觉增强方面的研究,基于熵分析理论建立了一系列完善的光谱优化模型,为手术室提供简易高效的照明解决方案。在Optics Express等学术刊物上发表论文8篇,获得发明专利授权10项、外观专利授权1项、软件著作权登记1项。在校期间成绩优异,分别获得本科生与博士生国家奖学金。技术项目曾被《中国青年报》、《杭州一套》以及《浙江大学报》等多家官方媒体专题报道,并被评为“浙江大学2016年学生十大学术新成果”。


中国科学技术大学 王轶韬

王轶韬,博士研究生,主要从事基于线性光学系统的量子信息实验研究,已取得多项优秀科研成果。以第一作者身份在Nature Photonics、Physical Review Letters等学术刊物发表论文4篇,共发表SCI收录论文11篇,授权国家发明专利1项。先后荣获硕士研究生国家奖学金、博士研究生国家奖学金、国睿奖学金、量子信息与量子科技前沿协同创新中心杰出研究生奖。


重庆大学 农金鹏

农金鹏,博士研究生,主要从事石墨烯表面等离激元和超高灵敏度红外光谱技术研究,并取得突出的科研成果。在Optics Express、Plasmonics等学术刊物上发表论文14篇,申请国家发明专利4项(已授权1项)。作为项目负责人,承担重庆市研究生科研创新项目1项。2016年受邀在IEEE纳米操纵、制造与测量(3M-NANO)国际会议上做邀请报告,获中国微米纳米技术学会2016年学术年会优秀论文奖,获2017年博士研究生国家奖学金。