光科系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

发布时间:2018-01-25 

光科系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

 

坚持15年,让硅发出激光,他们助推世界进入新光电时代!

 

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,本次研发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!