成都商报:电子科大在《自然》正刊发表论文,攻破“万能时钟”技术难题

文:成都商报 / 来源:社会媒体   2018/6/15

  在国际期刊《自然》上刊发文章,代表着重大的科学“含金量”,意味着文章内容是近一段时期世界范围内对科学界乃至全人类生活有一定影响的科学成果或发现。

1528881152133064.png

  12日,《自然》刊发了电子科技大学的最新研究论文《基于石墨烯-氮化硅谐振腔的电光可调光频率梳》。论文第一作者兼通讯作者为电子科技大学光纤传感与通信教育部重点实验室青年教师姚佰承,其博士生导师饶云江教授为共同作者。而这,也是该校首次在《自然》正刊上发表研究成果。

1.png

  他到底研究了什么?

突破核心部件的材料和结构,攻克“万能时钟”技术难题

  在物理学术界,光频梳被称为“万能时钟”,它是航空航天、信号处理、量子计算等领域的核心器件,也是未来信息网络发展不可缺少的关键技术。 

  而作为摘得诺贝尔物理学奖的技术,光频梳研究涉及到先进材料制备、微纳米加工、激光激发和调控等环节。但目前现有的光频梳设备几乎都受限于它的核心部件——谐振腔。谐振腔的不可调控在一定程度上限制了光频梳的普及,使它的实用价值大打折扣。

  如何突破这一技术难题?电子科技大学科研工作者们和美国加州大学洛杉矶分校、英国剑桥大学和新加坡微电子研究院的合作者们通力合作,攻克了这一难题。《基于石墨烯-氮化硅谐振腔的电光可调频率梳》这篇论文通过谐振腔集成单晶石墨烯半导体异质结,实现了光频梳的大范围可调,并展示了丰富的多孤子态输出。

1528881464445640.png

可调光频梳的多孤子输出

  简单来说,就是通过石墨烯异质结,操控谐振腔的色散,突破谐振环材料和结构限制,让一个器件就能展现丰富的输出,在光频梳研究中实现了新的突破。论文第一作者的姚佰承老师将自己的研究成果做了个比喻:“就像给电视机装个盒子,以前只能看中央一台,现在可以看上百个台了”。

首次《自然》投稿遭拒

跨越12个时区,与竞争者赛跑

  从本科到博士,姚佰承均就读于电子科技大学信息与通信工程学院。2015年,姚佰承前往美国加州大学洛杉矶分校(UCLA)开展学习研究,并组建联合课题组。据悉,此次研究成果的4名论文共同第一作者,3人来自中国。

2.png

姚佰承博士

  开始研究9个月之后,漂亮的可调光频梳展现在团队面前。2017年2月,联合课题组将这一发现整理下来并向《自然》投稿。但是,向来以严格著称的《自然》并没有在第一次就给中美联合课题组亮起绿灯。审稿人充分肯定了这一工作的重要性,但是他们也坚持认为,论文还没有完整证明光频梳孤子态调控过程。

  《自然》的评述表示,“我们知道寻求可控孤子状态非常困难,但《自然》作为最好的期刊,当然希望报道最非凡的成果。”据了解,孤子,是一种沿着空间传输永不变形的脉冲,具有极高的稳定性,极具研究价值。在谐振腔中,展现一种孤子态已经实属不易,要同时展现多个孤子状态,还要论证其控制机理,难度极大。

  收到《自然》意见时,姚佰承已经在英国剑桥大学担任博士后研究员,参与研究的原班人马也已大多离开UCLA,论文第一稿的四位共同第一作者甚至分散在了中美英三个国家,短时间内完成这一挑战,似乎已经不太可能。

  但面对这样一个重要的机会,全世界的竞争者让他们难以喘息。此时,剑桥大学、都灵大学联合课题组也正在向可调光频梳激光发起冲击;瑞士联邦理工学院和美国加州理工学院,在谐振腔上集成了类似于石墨烯的硒化钨,也进展神速。

  跨越12个时区意味着一个人的白天,就是另一个人的深夜,他们接力赛跑,全力推进。论文的第4位共同第一作者Vinod博士来自印度,他甚至也装上了微信,同步和中国同事们“零延迟”交流。在接下来的8个多月里,他们瞄准《自然》所期盼的“非凡”,不断努力。

研究成果在《自然》正刊发表

论文篇幅从21页扩展到49页,新增50组测量数据

  据了解,修改后的论文篇幅从21页扩展到了49页,新增了超过50组测量数据,其突出的研究创新性和完整性,得到了《自然》期刊的高度评价,“通过世界级的加工测试,作者们展现的物理图景是如此丰富,值得《自然》发表,祝贺你们。”

  其实,在《自然》正刊上发表论文之前,饶云江教授(光纤传感领域著名学者、首批长江学者等)课题组联合电子科技大学电子薄膜与集成器件国家重点实验室陈远富教授团队,已经在石墨烯光纤光学方向耕耘了八年。对于此次研究成果,饶云江说:“这当然是一个厚积薄发的过程,八年奋战,越来越强,《自然》正刊论文刚好是登顶之作。”

 1528881410377902.png

饶云江教授带领下的光纤传感与器件团队

  对于自己的成果,姚佰承显得十分谦虚,多次表示这绝非自己的个人成绩,“作为成电培养的学生,能做出这点成绩,得益于国家科技水平的进步、学校的支持和导师的指导,更离不开国际化的团队合作。”他希望这些成果能够吸引更多中国年轻人对光信息科学产生更大的兴趣。

  报道链接:

  http://static.cdsb.com/micropub/Articles/201806/ae91442006b88fc004396d27a6ef9215.html

中国政府网 | 教育部 | 四川省教育厅 | 人民网 | 新华网 | 央视网 | 共产党员网 | 电子科技大学 | 看成电微信公众号    


电子科技大学党委宣传部 © 2018 xcb.uestc.edu.cn 版权所有