“在光子晶體中引入可控制的點缺陷,使集成光子世界向人類敞開了大門。”
在通過電子郵件聯繫採訪的過程中,祁明浩留給我的第一印象就是做事一絲不苟。每次回復不僅清楚、細緻,最後甚至連開車到波士頓的道路圖,他都用電子郵件傳給我。
31歲的祁明浩博士畢業於江蘇海門高級中學,以“海門狀元”的優異成績考入中國科技大學化學系,畢業後又轉往麻省理工學院電子工程系,攻讀“光子晶體”專業博士,並開展博士後研究工作,一干就是7年。
今年4月,《自然》雜誌發表了第一作者為祁明浩的研究論文,公布了祁明浩與其他科學家合作完成的研究成果:他們成功找到了一種可以有控制地向晶體引入點缺陷的方法。也就是說,可將光子“捕獲”到一個區域內。目前世界上只有三個小組在研究這一課題,而他們無論從理論、製造及測量方面,均達到了世界最高水平。
祁明浩介紹說:“當前,半導體集成電路在速度、效率的提高上受到量子效應及電子本身之間的相互作用的限制,而光子技術則是突破這些限制的有效手段之一。但是傳統的光學器件與電子集成器件相比,要笨重成千上萬倍。如果光學器件也能像電子器件一樣集成化,那麼在今後五十年裡,光電集成線路就將使信息技術產業發生巨大變革。解決這個問題的關鍵,在於開發和研究一種新型的人工材料———光子晶體。”
光子晶體是一種人工製造的晶體,它的結構和半導體非常接近。正因為如此,光子晶體對光子的作用就同硅對電子的作用類似。這使得光子晶體對光子技術而言,就如同硅對半導體一樣,是光信息處理的基礎和核心。而要在光子晶體中製造出光子器件,人們就需要在光子晶體中引入設計好的點缺陷或線缺陷。這就如同半導體必須經過摻雜,才能製造出電子器件一樣。
這一研究領域的一個公認難題,就是三維光子晶體的製造,尤其是引入可控制的、設計好的點缺陷或線缺陷,而祁明浩等人攻克的正是這樣一個關鍵性的難題。他們人為地製造了一種全新的,最有利於光子集成電路的三維光子晶體,同時在世界上首次人為地引入點缺陷,並且能自如地控制這種點缺陷,使它們在光通訊波段發生共振。這一成果使一個全新的集成光子技術世界向人類敞開了大門。與此同時,這種光子晶體中的點缺陷,也成為打開量子信息處理大門的金鑰匙。
我曾好奇地問祁明浩:“在你的研究工作中,什麼東西起着決定性作用?”他說:“父母的教育功不可沒。儘管他們的工作十分普通,可他們把對工作的負責、勤奮,‘遺傳’給了我,使我受益終生。”