王啟明[光電子學家]

王啟明[光電子學家]

1934年生,中國科學院院士,研究員。1956年畢業於上海復旦大學物理系。先後在中國科學院物理研究所,半導體研究所工作,曾任中國科學院半導體研究所所長,國家“863”計畫信息領域專家委員會委員。七十年代初以來,率先在國內研製成功短波長和長波長半導體雷射器,雙穩態半導體雷射器和矽雪崩光電探測器。多次獲國家科技進步獎和中國科學院科技進步獎。多次被授予有突出貢獻中青年專家稱號。是中國電子學會、中國光學學會理事,中國通信學會會士,美國紐約科學院院士,中國半導體學會委員及信息光電子專業委員會主任以及《中國科學院院刊》、《自然科學進展》、《半導體學報》、《光學學報》和《國際高速電子學》雜誌編委;《世界科技研究與發展》雜誌顧問以第一作者身份發表科技論文近百篇。

基本信息

人物簡介

王啟明院士光電子學家。祖籍晉江。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。

1934年7月3日生於福建省泉州市,1956年畢業於復旦大學物理系,同年進入中國科學院套用特理研究所(後稱物理研究所),1960年至今一直在中國科學院半導體研究所工作,先後任助理研究員,副研究員,研究室主任,1983-1985 任半導體所副所長,1986年晉升研究員,博士生導師,1985-1994 任半導體所所長,先後行國家“863”高技術發展計畫信息領域專家委員會委員,光電子主題專家組成員,集成光電子學國家重點聯合實驗室及國家光電子工藝研究中心學術委員會主任,國家自然科學基金委信息科學部諮詢委員會委員,光學學科評審組組長等職。兼任中科院研究生院、廈門大學浙江大學東南大學北京交通大學北京工業大學華僑大學華中科技大學等教授和“中國科學院院刊”、“中國科學”、“光學學報”、“半導體學報”、“發光學報”、“自然科學進展”等編委。

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。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。1991當選為中國科學院院

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。

科研學術

王啟明[光電子學家]王啟明

主持研製成功我國第一台CW運作10萬小時的GaAsDH雷射器,發現了雙光絲自調Q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1.3mm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90nm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)

人生經歷

王啟明[光電子學家]王啟明

早年從事半導體材料製備與特理測試研究工作,參預籌建我國半導體測試基地,1958年首次在國內用區熔法獲得超純性級半導體鍺材料。創新發展了交變場光磁電效應和高頻相移壽命測試法,建立了相移壽命理論。

70年代後致力於半導體光電子學研究,主持完成了多項國家重點攻關和“863”計畫高科技項目,率先在國內主持研製成功GaAs基短波長與Inp基長波長半導體雷射器和Si雪崩光電二極體,為開拓我國光通信事業作出了重要貢獻。發現了雷射器中的Q開關反常自脈動,正向負極開關效應和異質界面態的電荷存儲記憶效應。基於上述研究,發展了雙區共腔(CCTS)半導體光雙穩態雷射器,發現了光增益鎖定穩頻效應,提出了“相關注入壓窄光脈沖”的新概念。

80年代中期後投身於半導體量子阱集成光電子器件研究,擔任“863”專家委員會委員期間,提出“以光通信為主,光互連、光計算為輔的主題戰略目標,以發展新一代光電子器件為主導的研究路線及建設一個全國性、開放性的以量子盡寸工藝為主體的光電子器件研究基地(後稱為光電子工藝中心)”的建議,成為“863”計畫光電子主題至今的基本框架。指導研究生在國內率先研製成功GaAs量子阱雷射器和基於量子阱子可飽和吸收的自電光效應(SEED)雙穩態光開關高速電光調製器等,對推動我國量子阱光電子學的發展作出了重要貢獻。

90年代後潛心於SI基光電子學的研究,立足於國內加工,主持創新設計建立了超高空氣相沉積(UHV-CVD)生長系統,指導研究生生長了SiGe/Si量子阱、量子點材料,並首次研製成功共振腔增強型(RCE-PD)1.3um長波長窄寬頻回響光電控測器,引起了國際學術界的重要反響 ,先後研製成功了1.3-1.55um波頎Si基MOEMs可調諧窄寬光學濾波器和F-P腔熱光效應TO型可調窄帶光學濾波以及1.55um窄帶回響InGaAs/SiRCE-PD探測器。現正致力於Si基近可見波段高效發光器件和高速電光開關以及Si基光電子集成的開拓性研究。

第一作者發表於國內外雜誌論文一百多篇。出版有“半導體雷射原理”(杜寶勛合著,中國電子學會出版,1983年)“光電子器件”(國家科委光通信專業組出版,1987年)1999年獲何梁何利科技進步獎。2001年獲中國光學學會,中國電子學會,中國通信學會聯合頒發“國家光通信與集成光學”傑出貢獻獎

研究內容

光網路體系發展的諸多關鍵,首先是超大容量信息載入技術的實現,Tb/s級信息比特量的傳輸將成為發展光網路的起點,目前(10-40)Gb/s的單信道傳輸容量是最經濟的選擇方案。Tb/s級的超大信息容量的傳輸必須採用復用技術來解決。按照ITU-T的標準,各信道中心波長間隔Df為100GHz(0.8nm),全波視窗可以同時容納425路波長信道,總傳輸容量可達4.25Tb/s以上。波長的精確度和高度的穩定性是DWDM技術中對光子源器件的最重要、最基本的要求。

DWDM的光網傳輸,要求復用器損耗低,串擾小,並具復用/解復用的雙向對稱功能。Si基SiO2/Si陣列波導光柵(AWG)復用器被認為是用於DWDM光網路的最佳選擇。全光上下話路分插復用(OADM)技術已提上日程。DWDM光網體系還可以利用波長作為信道(或用戶)的標識,在複雜的網路體系中靈活地提取或載入信息,因此OADM技術是光網路體系中最核心的部分。

對如此巨大的信息吞吐量和很高的上線速率,只有通過實時的光-光交叉互連(OXC)才是可行的。實現OXC功能的硬體是基於光開關矩陣和AWG復用/解復用器同時輔有波長變換器組成的OXC結構。

在OXC中光開關矩陣呈樹枝狀結構,信道數很大時,疊加的插入損耗相當可觀,並有可觀的時延,這就對光開關的低損耗和快速回響性能提出了苛刻的要求。光開關矩陣還需能與微電子控制迴路實現OEIC單片集成。

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波長變換在OXC系統中是不可缺少的,相鄰的環形網路中,同等數量的波長信道都已分配給各自的用戶,無法實現實時交叉互連,將ln信道波長轉變為其中某一個空閒信道的波長,使網路的運行處於無阻塞的暢通狀態,最大限度地利用了網路中的波長資源。

必須發展光-光直接波長轉換技術,它的基本要求是:轉換速度要快(至少對10Gb/s的信息流能夠回響),對光信息流的各種傳輸格式是透明的,有較寬的轉換範圍。對輸入信號光功率要求不太高,偏振敏感度小,啁啾噪聲低等。利用半導體光放大器SOA實現波長轉換是一類理想的方案。

半導體分布反饋(DFB)雷射器作為光通信的光子源器件已占據不可替代的地位,然而DWDM光網路對光子源卻提出更高的集成化要求。必須採用外調製技術,調製器宜結構簡單並能與DFB雷射器實現單片集成。現在的雷射器均已採用量子阱(MQW)結構,發展基於MQW中量子限制Stark效應(QCSE)的電吸收(EA)型調製器是一條重要的途徑

院士教誨

王啟明[光電子學家]王啟明

王啟明說,如果我們要成才,在本、碩這個培養的階段,要做到二十個字:“堅實的基礎、活躍的思維、精心的實踐、嚴密的驗證”。然後,王院士妙語詮釋了這二十字的內涵。對於“堅實的基礎”:要非常重視普通物理的學習,他認為,普通物理學得好壞,直接關係到做學問的成就境界;對於“活躍的思維”:要廣泛發展興趣愛好,他提出,文學很能培養人的思維能力,靈感是很重要的,但靈感的發揮是在深厚的基礎之上的,故學習不能只局限於本專業,要廣讀博取;對於“精心的實踐”:要精心策劃,要堅持科學的嚴謹的態度;對於“嚴密的驗證”:他指出,尤其是對實驗,在實驗過程中遇到的不尋常情況,要大膽置疑,勇於探索,才能不斷發現創新的苗頭和線索。

王啟明院士說,在做研究做學問的階段,還要做到十六個字:“勇於求索、敢於創新、勤於攻堅、善於合作”。他說,做學問要培養一種樂趣,有興趣求索;培養一種膽識,敢於去突破;培養一種靈感,勤找突破點;培養一種精神,在合作中取勝。

王啟明院士平易近人,話語詼諧,精妙的詮釋時不時的激起熱烈的掌聲。在交流互動中,同學們爭相提問,王院士對於大家提出的“如何閱讀英語文獻”、“對研究生畢業後出國繼續深造的看法”和“怎樣規劃人生道路”等問題一一作了耐心的解答。

目前健在的中國科學院信息技術科學部院士名單

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