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全硅激光器研发背后的故事——他们是一群追求光明的复旦人
发表时间:2018-01-28 阅读次数:922次

      近期,一条科研新闻——《复旦大学科研团队成功研制全硅激光器》竟然悄悄占据了各大媒体的社会新闻、产业新闻和科研新闻的头条很长时间。人们为何会如此关注这条新闻?原来敏感的业内外人士已经意识到,这项科研成果成功解决了集成光电子的最后一块短板,极有可能推动世界加速进入新光电时代,从而对目前的信息社会产生颠覆性影响!今天就让我们一起来了解一下这个研发成果背后的故事……

全硅激光器,预示着下一个信息革命时代即将来临!

   始于上世纪70年代,以硅作为基础材料的微电子技术,已经将人类带入当今信息社会。如果将光电子和微电子相结合,实现集成的硅光电子,势必会带来一场新的技术革命,进一步推动社会进步,其核心技术难题是如何让硅产生强光,最终实现全硅激光器。

    上个世纪九十年代以来,国内外掀起过一波又一波“如何让硅发光”的研究浪潮。但因为硅自身发光极弱,如何提升硅材料对光源的转化效率,使其发出强光,一直是技术难题,成为科研的瓶颈。

    为避开这个瓶颈,人们发明了混合型硅基激光器。即在硅片上粘合上成熟的III-V族半导体激光器。但这种硅激光器和目前硅工艺的兼容性较差。 直接让硅产生激光,既是科学技术上的挑战,也是实现集成硅光电子芯片的必要条件。

    通过15年坚持不懈的努力,复旦大学科研团队最近终于研发出全硅强发光材料,并制造出世界首个全硅激光器!

     复旦大学科研团队这一成果在《Science Bulletin》杂志上发表后,很快引起产、学、研以及各界的高度关注。这一成果被社会新闻报道后,也很快占据各类新闻头条。

    这一科研成果解决了集成硅光电子的最后一块短板,或将对当今信息社会产生颠覆性影响——人类将有可能进入新的光电时代!

     可以预见,当硅作为新型发光材料大量取代现有发光材料时,人类将真正进入“光速时代”:上网速度等都将呈千万级增速,芯片体积也将会成倍缩小,而容量却会成倍增大。最重要的是,能源损耗也将成倍地下降……

      当然,光电时代改变的绝不仅仅只是物质世界,当人们看到的世界不再是原来那个世界时,相信人类对世界的认知也必将被全新改写!

十五年磨一剑,只因我们是追求光明的复旦人

(从左到右:吴翔,王昊天,周文捷,张驰,王东辰,曾盼,张树宇,陆明)

   据悉,全硅激光器的科研团队是复旦大学信息学院光科学与工程系的吴翔、陆明和光源与照明工程系的张树宇三位老师及他们带领的研究生。其中陆明教授为光科学与工程系系主任,他同时也是这个团队的带头人;吴翔教授为光科学与工程系教学副系主任,张树宇副教授是光源与照明系青年教师。

     陆明老师1982年考入复旦大学,从本科一直读到博士,然后留校任教。1999-2002年,陆明老师到美国工作3年。期间,他开始关注到全硅激光器研发这个世界级难题,并下定决心,准备啃下这块科研硬骨头。

    2002年回国后,为实现全硅激光器的梦想,陆明老师来到了光科学与工程系,因为他认为这个系的学科方向更适合他做这个课题。之后,吴翔老师、张树宇老师陆续加入该团队,由此,该团队逐步建立了发光材料、器件设计、器件制备的学科交叉优势。

    尽管最近十几年来,全世界全硅激光器研发人员屡败屡战,其中包括不少国际著名学术机构和科学家,但该团队一直都没有放弃。

    经过十几年努力,他们借鉴并发展了一种高密度硅纳米晶薄膜制备技术,并通过各种优化技术,最终使硅材料获得了可产生激光的高增益,并一举获得全硅激光,全世界首个全硅激光器就此诞生!

    从开始着手攻克这个难题到做出这项成绩,他们前后一共花了15年时间。这些年来,他们之所以能不忘初心,始终坚持,皆是因为他们作为光科人,始终对光学科的未来充满信心,始终坚信一个更美好的新光电时代正在不远的未来等着他们!

    谈起这些年的科研攻关路,陆老师一直感叹他们团队运气好:“全世界很多人都在努力钻研这个难题,可是,我们首先成功了!”

    对于很多科研人员来说,成功之路从来都不是一帆风顺的。但是,只要心中有光,他们就不会放弃。对于陆明教授研发团队来说,响应教育部振兴新工科的号召,振兴复旦光学工程学科,让光学造福我们的生活,因为他们是追求光明的复旦人!

 

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