王啟明[中科院院士]

王啟明[中科院院士]

王啟明,Wang Qiming(1933.7.5- ) 國際著名的光電子學家。祖籍石獅。1956年畢業於復旦大學物理系。研究員、博士生導師,中科院院士。中國科學院半導體研究所研究員,曾任該所所長。參與籌建中國半導體測試基地,建立了一系列材料測試系統。1963年開始致力於半導體光電子學研究,在中國首先研製成連續激射的室溫半導體雷射器,先後使短波長和長波長雷射器壽命突破10萬小時,達到實用水平。發現了雙異質結構雷射器中出現反常自脈動,正向負阻開關和記憶開關等現象,提出了雙光絲Q開關機制,界面態載流子陷落存貯機制以及自摻雜反向擊穿機制等,為深入研究提供了理論基礎。

基本信息

人物簡介

王啟明[中科院院士] 王啟明[中科院院士]

1985-1995曾任中科院半導體研究所所長,先後多次獲國家級和院級科技進步一、二等獎。1986年始曾連續三次被評授予國家級有突出貢獻中青年專家稱號,1999年榮獲何梁何利基金“科學與技術進步獎”,2001年被中國光學學會、電子學會和通信學會聯合提名獲我國光通信與集成光學傑出貢獻獎。培養了50多名碩士和博士研究生。研製成量子阱雷射器、調製器和光雙穩雷射器及開關器件,對發展光信息處理、光開關、光交換技術以及新一代光電子器件做出了貢獻。現兼職中國光學學會常務理事,並受聘為廈門大學、浙江大學、中國科技大學、北京工業大學等多所兼職教授。

目前主要從事半導體光電子器件物理、光子集成及其在光網路通信中的套用,尤其關注Si基光子器件和Si基光電子集成的發展。

王啟明院士的代表性主要科研與學術成績:

主持研製成功我國第一台CW運作10萬小時的GaAs DH雷射器,發現了雙光絲自調Q效應,異質結界面電荷存儲記憶效應和雙向負阻效應。

國際同步開展了雙穩態(CCTS)半導體雷射器研究,提出增益鎖定的概念和相關注入的技術,獲得了ps窄脈衝序列的光輸出,實現了波長變換與鎖定,指導研究了SEED光雙穩態開關。

主持開展了SiGe/Si 量子阱、量子點的生長與套用研究。首次採用共振腔增強(RCE)結構研究成功可用於光通信1.3m m波長窄帶回響光電子探測器,成功生長了Ge/Si量子點相干陣列,發現了自覆蓋效應。

指導開展了Si基MOEMS和F-P腔TO型可調諧光學濾波器,獲得了可連續調諧90 nm範圍的最好結果。

近期完成和在研的主要項目:

國家自然科學基金重大項目:“半導體光子集成基礎研究”(1998-2002)

國家重大基礎研究規劃(973)項目:“支撐高速、大容量信息網路光子集成基礎研究”(2001-2005)

國家自然科學基金委重大基礎研究計畫項目“光網路及其節點功能研究”(2001-2006)

技術成就

國內外同行公認王啟明是中國信息光電子事業的主要開拓者之一,在不同的階段他都為中國光電子事業的發展作出了傑出的貢獻。

1.研製成功長壽命GaAs半導體雷射器率先主持研製成功我國第一支室溫連續波運行10萬小時的GaAs半導體雷射器,推動了我國光纖通信的發展。

20世紀70年代初,美國貝爾實驗室的第一支室溫連續波運行的半導體雷射器宣告問世。1973年,中國科學院領導覺察到這一成就對發展我國光通信及光電子學事業的深遠意義,立即部署半導體研究所作為院重點任務組織力量,加強研究。當時正處於“文化大革命”期間,是非難分,人心渙散,要組織一支攻堅隊伍很不容易。王啟明臨危受命,從研究室中抽調組織了近20名科研人員,立即開展半導體雷射器的研究。

在接受這一難度極大的重點任務之後,王啟明提出並採取了一系列有效的技術措施。雷射器的有源工作區,僅有0.1μm的厚度,如何精確地可重複地控制它,首先決定於外延爐的控溫精度。他率領課題組的人員與當時七機部的同志合作,在較短的時間內研製成功我國第一台高精度程控降溫外延爐,為優質外延生長的實現奠定了基礎。他吸取諸家的長處,與研究組的同事提出改進設計了我國第一套全密封金屬化外延系統,從根本上保證了外延材料的質量。為了降低閾值及功耗,他提出一種高技術實現高熱穩定隔離;在鍵合方面他還設計了新工藝,解決熱阻問題。由於他抓住了研製技術中的關鍵,從根本上提出並解決了技術難題。他率領全組同志經過五年艱苦奮鬥,不斷改進生長技術,提高器件質量,雷射器運行壽命達到了萬小時以上,並於1980年經中國科學院組織鑑定,獲中國科學院重大成果二等獎。

王啟明的視野並不只局限於器件的研製與研究上,他更關心雷射器的套用。他和他的同事們積極參與北京市電話局的光纖通信建設,把研製出的雷射器用在市話局的光纖通信實驗線路上,經受住了長時間工作的考驗,從而在我國揭開了以半導體雷射器為基礎的光纖通信事業的序幕。該器件及其套用技術一併獲得1981年北京市科技成果一等獎。

在1985年第一次組織評審國家科技進步獎時,這一重大成就又作為我國“短波長光通信器件研製”的全國聯合項目,被評為二等獎,王啟明被公推為第一受獎者。與此同時,由他主持的長波長InGaAsP雷射器的研製成功,又獲得“六五”攻關國家重獎。在此期間他在學術會議和學術刊物上公開發表的論文、報告有《雙異質雷射器退化觀察》、《A1GaAs/GaAs DH雷射器退化特性及L-I特性》、《GaAlAs/GaAs DH雷射器的L-I特性》等10多篇。

1981年在美國舊金山召開的國際光通信和集成光學會議上,他受邀擔任會議程式委員會委員並作了《中國的光通信》的特邀報告。由於他的成就和在國際學術界的影響,自1983年起連續被邀擔任三屆國際半導體雷射會議和兩屆國際光通信與集成光學會議及國際電光會議的程式委員會委員。

2.研製成功新型pnpn雙向負阻雷射器深入研究雙異質結雷射器物理,提出了雙光絲可飽和吸收機制、異質結界面態電荷存儲記憶效應和pnpn夾層負阻擊穿機制,解釋了雷射器出現的異常現象,也為新器件的研究提出了新思路。

出於嚴謹的科學態度和實事求是的精神,王啟明對器件所表現的異常現象非常重視並開展了細緻深入的研究。他和他的同事發現了某些雷射器的異常瞬態輸出回響,他首先發現由於Al組分不均勻導致雷射腔內雙光絲髮光,並據此提出了導致複雜瞬態行為的物理機制,論文發表在國際雜誌IEEE QE(《量子電子學》)1992年第18卷第4期上,為後來雙區共腔可飽和吸收調Q雷射器的研究提供了思路。

他還發現某些雷射二極體呈現的反常雙向負阻行為,提出是由於製備工藝熱過程帶來的自摻雜效應導致的反向結引入造成的。根據這一思路,後來成功地發展了一種新型pnpn雙向負阻雷射器。

3.研製成功雙區共腔(CCTS)雙穩態雷射器系統地發展了雙區共腔(CCTS)雙穩態雷射器,為數字光電子學的發展打下了基礎。數字光電子學的發展必須具備有源和無源的光邏輯器件,這是80年代初人們開始關注的重要課題。

王啟明 王啟明

王啟明在提出雙光絲調Q效應解釋雷射器中反常自脈動成功之後,隨即考慮如何有意識地研製這種器件,把普通的雙異質雷射器分為兩段,保持在一個諧振腔中。這種雙區共腔雷射器的輸出特性出現了光強回滯特性,即光雙穩態特性。光雙穩態特性正是光邏輯器件的基礎。王啟明和他的同事於1985年在中國《物理學報》發表了《InGaAsP質子轟擊內調Q雙穩態雷射器》的論文,並與日本東京大學開展合作研究。

他和他的學生系統研究了雙穩雷射器自調準單穩頻特性,穩頻度優於10-5。研究了光觸發增強放大特性,發現了輸入光譜的單模純正效應和光學混沌特性,並利用截取技術獲得10ps光脈衝。他指導學生提出一種獲得更窄光脈衝的“相關注入”新概念,並作了計算模擬研究。

由於王啟明領導的小組對雙穩態雷射器進行系統深入研究所取得的成就,他曾三次在國際半導體雷射會議上作報告,並在國際光電子學專集上特邀發表了總結性論文。這種器件已在國內被套用於信息光交換系統技術。作為階段性成果,於1987年被評為中國科學院自然科學二等獎。

1986年他在《中國通信學報》上發表了《共腔雙區CCTS 雷射器的研究》一文,被中國通信學會評為優秀論文一等獎。 積極部署推動開展新一代量子阱光電子器件的研究,為我國“863”光電子高技術計畫的制訂與實施作出了重要貢獻。

1984年擔任半導體所副所長時,他全力支持並協助名譽所長黃昆院士爭取建立半導體超晶格國家重點實驗室。1985年他和他的同事合作指導的研究生在國內做出了第一支GaAs量子阱雷射器,為量子阱光電子器件的發展,邁出了關鍵的一步。

1985年起,他擔任半導體所所長持續十年之久,大量的所務工作壓在他的肩上,讓他付出了很大的精力。與此同時,他又始終抓住光電子學發展的脈搏,並發揮他在所長崗位上所具有的國內外影響和作用,大力推進新一代光電子器件的發展。

他和研究生開展了量子阱自電光效應雙穩態光開關的研究、量子阱高速電光調製器的研究、量子阱面發射雷射器的研究,並取得了重大進展,自電光效應雙穩態光開關器件,獲1992年中國科學院科技進步一等獎。量子阱長波長雙穩態雷射器獲1995 年中國科學院科技進步一等獎。

1987年2月,中央批准我國“863”高技術計畫,光電子技術為當時計畫項目之一。經過老一輩專家和中國科學院院領導的推薦,以及國家科委的嚴格考核,王啟明被遴選為“863”計畫信息領域第一屆專家委員會委員,並分工負責光電子主題的工作。他滿腔熱情地投入了光電子主題的建設工作,以準確銳利的眼光,提出了以光通信器件為主,光互連、光計算器件為輔的主題戰略目標,以發展新一代量子阱光電子器件為主導的研究路線;同時,有遠見地提出建設一個全國性的、開放的,以量子尺寸(納米)工藝為主體的光電子器件研製工藝基地。

他的構想,成為後來“863”光電子主題發展的基礎框架。他起草了實現主題研究的全面課題分解,為光電子主題工作的開展打下了重要的基礎。隨後他又被聘任為“863”計畫光電子工藝中心學術委員會主任。

1986年,他作為發起人之一,與教委部門聯合積極籌建了集成光電子學國家重點聯合實驗室,先後被聘任為聯合實驗室副主任和學術委員會主任。

簡歷

1934年7月3日 出生於福建省泉州市。

1952-1956年 在復旦大學物理系學習。

1956-1960年 任中國科學院物理研究所,實習研究員。

1960-1978年 任中國科學院半導體研究所助理研究員,課題組長,研究室副主任。

1978-1985年 任中國科學院半導體所副研究員,研究室主任/副所長。

1985-1994年 任中國科學院半導體所,研究員,博導,所長,第一屆“863”計畫信息領域專家委員會委員,兼第一、第二屆光電子主題專家組成員,國家光電子技術研究中心學術委員會主任。

1991年 當選為中國科學院院士。

2002年 任廈門大學物理與機電工程學院教授,國家自然科學基金委信息科學領域專家諮詢委員會委員。

主要論文

Qiming Wang, Liqing Zhao, Wanru Zhuang, Jingming Chang, ChunShan Chang, Zhenqiu Wu. Superhigh differential quantum efficiency and strong self-sustained pulsation in CW DH laser diodes, IEEE Journal of Quantum Electronics, 18(4), 595-601, 1982  Qiming Wang, Jianmeng Li. Computer simulations for a common-cavity two section (CCTS) bistable laser, Optical and Quantum Electronics, 19, 83-91, 1987

Qiming Wang, Ronghan Wu, Shiming Lin, Jianmong Li, Feike Xiong, Quansheng Zhang. An investigation of multi-functional semiconductor bistable laser. International J. of High Speed Electronics & Systems, 7(3), 43-57, 1996.

Qiming Wang. Reseach progress on semiconductor photonic integration. Progress in Nature Sciences, 7(2), 136-141, 1997

Qiming Wang, Qinqing Yang, Yuqing Zhu, Junjie Si, Yuliang Liu, Hongbing Lei, Buwen Cheng, Jinzhong Yu. Si-based optoelectronic devices and their attractive applications. Czech. J. Phys., 49, 837-848, 1999.

Qiming Wang, Cheng Li, Buwen Cheng, Qinqing Yang. Si-based resonant-cavity-enhanced photodetector. Optical Engineering, 40(7), 1192-1195, 2001.

Qiming Wang. State of the art and future prospect in development of optoelectronic devices applied in optical communication network, Bulletin of the Chinese Academy of Sciences (BCAS), 17(2), 89-94 (2002).

Qiming Wang. Nano-Technology and energy band engineering to promote the high efficient luminescence of Si. Progress in Physics, 2002, 22(4), 359-370.

Qiming Wang. The physical effects of semiconductors and high-tech optoelectronics industry. Physics, 2002, 31(7), 409-414.

Qiming Wang. Investigation progress on key photonic integration for application in optical communication network, Science in China, 40(1), 59-66, (2003)

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