今年,中国科学院物理研究所研究员陆凌终于在“无人区”见到了“曙光”。这一科研“无人区”是中国原创半导体器件。陆凌带领团队将自主原创的拓扑光腔应用于面发射半导体激光芯片中,研制出拓扑腔面发射激光器,从原理上突破了当下半导体激光的技术瓶颈,具有远超同类商用产品的指标和性能。“我们正努力推进拓扑腔面发射激光器的实用化。
”陆凌相信,在中国科学院稳定支持基础研究领域青年团队计划(以下简称青年团队计划)的支持下,中国原创半导体器件距离走进千家万户的那一天不会太久。
回国前,陆凌从事的是拓扑光子学研究。2014年,他为《自然-光子学》撰写了“拓扑光子学”的同名综述文章,首次提出了这一概念。2015年,他在该领域的相关工作获评美国物理学会“年度八大进展”和欧洲物理学会“十大年度突破”。
回国后,老一辈科学家对陆凌提出了更高的要求,“做出一些有实用价值的工作”。事实上,自1980年拓扑物理领域出现第一个标志性实验算起,至今已有42年,该领域诞生过3个诺贝尔奖。“拓扑物理的鲁棒性明显可以用来改善器件的稳定性,这也是该领域科学家一直期盼的。”陆凌告诉《中国科学报》。然而,这一想法落实到具体原型器件上却一直未能取得突破。这恰恰也是陆凌所希望的突破。
“一个领域想要有持久的生命力,必须进入社会方方面面,产生更大的影响力。”陆凌说。
半导体激光器(芯片)在生活中无处不在,互联网光纤通信、手机结构光人脸识别、自动驾驶的激光雷达等应用背后都需要它作为光源。这是陆凌最熟悉的器件,也是他博士论文的研究课题。从那时起,一个问题就开始在他脑海中浮现:“究竟什么是最好的半导体激光器?
”半导体激光器因体积小、效率高、波长广、价格低,是目前应用最广和最受欢迎的激光器,但是功率低和光束质量差极大限制了其应用场景。同时克服功率低和光束质量差的弱点,是半导体激光器的技术瓶颈的关键突破口。
对于学术,陆凌纯粹且理想主义。“做有价值的研究”是他内心坚定的追求。然而,回国6年来,不断有学生希望加入课题组,却在短暂停留后离开,陆凌心中五味杂陈。
大多学生是被“吓跑了”,因为他们担心挑战大、论文少、毕业晚……陆凌慢慢理解,“不是所有人都适合前往‘无人区’”。陆凌并不认为,做不出来就意味着失败,“当你在尝试解决一个重要问题时,某个方向走不通了也很有意义,比完成一个简单的工作要有价值得多”。“不过,做得好是要付出代价的。”陆凌说,要思考得更深入、做得更周全、瞄准更长远的目标,甚至牺牲短期的利益,而这正是科研该有的样子。