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光学名人
王启明

王启明(1933.7.5——) 光电子专家。福建泉州人。

1991年当选为中国科学院院士。

1963年开始致力于半导体光电子学研究。在中国首先研制成功GaAs室温连续激射的半导体激光器及光双稳态激光器。指导研制了量子阱激光器、调制器及光开关器件等,对发展我国光通信、光交换、光信息处理以及新一代集成光电子器件做出了重要贡献。

人物简介

1985-1995曾任中科院半导体研究所所长,先后多次获国家级和院级科技进步一、二等奖。1986年始曾连续三次被评授予国家级有突出贡献中青年专家称号,1999年荣获何梁何利基金“科学与技术进步奖”,2001年被中国光学学会、电子学会和通信学会联合提名获我国光通信与集成光学杰出贡献奖。培养了50多名硕士和博士研究生。研制成量子阱激光器、调制器和光双稳激光器及开关器件,对发展光信息处理、光开关光交换技术以及新一代光电子器件做出了贡献。现兼职中国光学学会常务理事,并受聘为厦门大学、浙江大学、中国科技大学、北京工业大学等多所兼职教授。

目前主要从事半导体光电子器件物理、光子集成及其在光网络通信中的应用,尤其关注Si基光子器件和Si基光电子集成的发展。

王启明院士的代表性主要科研与学术成绩:

主持研制成功我国第一台CW运作10万小时的GaAs DH激光器,发现了双光丝自调Q效应,异质结界面电荷存储记忆效应和双向负阻效应

国际同步开展了双稳态(CCTS)半导体激光器研究,提出增益锁定的概念和相关注入的技术,获得了ps窄脉冲序列的光输出,实现了波长变换与锁定,指导研究了SEED光双稳态开关

主持开展了SiGe/Si 量子阱、量子点的生长与应用研究。首次采用共振腔增强(RCE)结构研究成功可用於光通信1.3m m波长窄带响应光电子探测器,成功生长了Ge/Si量子点相干阵列,发现了自覆盖效应

指导开展了Si基MOEMS和F-P腔TO型可调谐光学滤波器,获得了可连续调谐90 nm范围的最好结果。

近期完成和在研的主要项目:

国家自然科学基金重大项目:“半导体光子集成基础研究”(1998-2002)

国家重大基础研究规划(973)项目:“支撑高速、大容量信息网络光子集成基础研究”(2001-2005)

国家自然科学基金委重大基础研究计划项目“光网络及其节点功能研究”(2001-2006)

技术成就

国内外同行公认王启明是中国信息光电子事业的主要开拓者之一,在不同的阶段他都为中国光电子事业的发展作出了杰出的贡献。

1.研制成功长寿命GaAs半导体激光器率先主持研制成功我国第一支室温连续波运行10万小时的GaAs半导体激光器,推动了我国光纤通信的发展。

20世纪70年代初,美国贝尔实验室的第一支室温连续波运行的半导体激光器宣告问世。1973年,中国科学院领导觉察到这一成就对发展我国光通信及光电子学事业的深远意义,立即部署半导体研究所作为院重点任务组织力量,加强研究。当时正处于“文化大革命”期间,是非难分,人心涣散,要组织一支攻坚队伍很不容易。王启明临危受命,从研究室中抽调组织了近20名科研人员,立即开展半导体激光器的研究。

在接受这一难度极大的重点任务之后,王启明提出并采取了一系列有效的技术措施。激光器的有源工作区,仅有0.1μm的厚度,如何精确地可重复地控制它,首先决定于外延炉的控温精度。他率领课题组的人员与当时七机部的同志合作,在较短的时间内研制成功我国第一台高精度程控降温外延炉,为优质外延生长的实现奠定了基础。他吸取诸家的长处,与研究组的同事提出改进设计了我国第一套全密封金属化外延系统,从根本上保证了外延材料的质量。为了降低阈值及功耗,他提出一种高技术实现高热稳定隔离;在键合方面他还设计了新工艺,解决热阻问题。由于他抓住了研制技术中的关键,从根本上提出并解决了技术难题。他率领全组同志经过五年艰苦奋斗,不断改进生长技术,提高器件质量,激光器运行寿命达到了万小时以上,并于1980年经中国科学院组织鉴定,获中国科学院重大成果二等奖。

王启明的视野并不只局限于器件的研制与研究上,他更关心激光器的应用。他和他的同事们积极参与北京市电话局的光纤通信建设,把研制出的激光器用在市话局的光纤通信实验线路上,经受住了长时间工作的考验,从而在我国揭开了以半导体激光器为基础的光纤通信事业的序幕。该器件及其应用技术一并获得1981年北京市科技成果一等奖。

在1985年第一次组织评审国家科技进步奖时,这一重大成就又作为我国“短波长光通信器件研制”的全国联合项目,被评为二等奖,王启明被公推为第一受奖者。与此同时,由他主持的长波长InGaAsP激光器的研制成功,又获得“六五”攻关国家重奖。在此期间他在学术会议和学术刊物上公开发表的论文、报告有《双异质激光器退化观察》、《A1GaAs/GaAs DH激光器退化特性及L-I特性》、《GaAlAs/GaAs DH激光器的L-I特性》等10多篇。

1981年在美国旧金山召开的国际光通信和集成光学会议上,他受邀担任会议程序委员会委员并作了《中国的光通信》的特邀报告。由于他的成就和在国际学术界的影响,自1983年起连续被邀担任三届国际半导体激光会议和两届国际光通信与集成光学会议及国际电光会议的程序委员会委员。

2.研制成功新型pnpn双向负阻激光器深入研究双异质结激光器物理,提出了双光丝可饱和吸收机制、异质结界面态电荷存储记忆效应和pnpn夹层负阻击穿机制,解释了激光器出现的异常现象,也为新器件的研究提出了新思路。

出于严谨的科学态度和实事求是的精神,王启明对器件所表现的异常现象非常重视并开展了细致深入的研究。他和他的同事发现了某些激光器的异常瞬态输出响应,他首先发现由于Al组分不均匀导致激光腔内双光丝发光,并据此提出了导致复杂瞬态行为的物理机制,论文发表在国际杂志IEEE QE(《量子电子学》)1992年第18卷第4期上,为后来双区共腔可饱和吸收调Q激光器的研究提供了思路。

他还发现某些激光二极管呈现的反常双向负阻行为,提出是由于制备工艺热过程带来的自掺杂效应导致的反向结引入造成的。根据这一思路,后来成功地发展了一种新型pnpn双向负阻激光器。

3.研制成功双区共腔(CCTS)双稳态激光器系统地发展了双区共腔(CCTS)双稳态激光器,为数字光电子学的发展打下了基础。数字光电子学的发展必须具备有源和无源的光逻辑器件,这是80年代初人们开始关注的重要课题。

王启明在提出双光丝调Q效应解释激光器中反常自脉动成功之后,随即考虑如何有意识地研制这种器件,把普通的双异质激光器分为两段,保持在一个谐振腔中。这种双区共腔激光器的输出特性出现了光强回滞特性,即光双稳态特性。光双稳态特性正是光逻辑器件的基础。王启明和他的同事于1985年在中国《物理学报》发表了《InGaAsP质子轰击内调Q双稳态激光器》的论文,并与日本东京大学开展合作研究。

他和他的学生系统研究了双稳激光器自调准单稳频特性,稳频度优于10-5。研究了光触发增强放大特性,发现了输入光谱的单模纯正效应和光学混沌特性,并利用截取技术获得10ps光脉冲。他指导学生提出一种获得更窄光脉冲的“相关注入”新概念,并作了计算模拟研究。

由于王启明领导的小组对双稳态激光器进行系统深入研究所取得的成就,他曾三次在国际半导体激光会议上作报告,并在国际光电子学专集上特邀发表了总结性论文。这种器件已在国内被应用于信息光交换系统技术。作为阶段性成果,于1987年被评为中国科学院自然科学二等奖。

1986年他在《中国通信学报》上发表了《共腔双区CCTS 激光器的研究》一文,被中国通信学会评为优秀论文一等奖。 积极部署推动开展新一代量子阱光电子器件的研究,为我国“863”光电子高技术计划的制订与实施作出了重要贡献。

1984年担任半导体所副所长时,他全力支持并协助名誉所长黄昆院士争取建立半导体超晶格国家重点实验室。1985年他和他的同事合作指导的研究生在国内做出了第一支GaAs量子阱激光器,为量子阱光电子器件的发展,迈出了关键的一步。

1985年起,他担任半导体所所长持续十年之久,大量的所务工作压在他的肩上,让他付出了很大的精力。与此同时,他又始终抓住光电子学发展的脉搏,并发挥他在所长岗位上所具有的国内外影响和作用,大力推进新一代光电子器件的发展。

他和研究生开展了量子阱自电光效应双稳态光开关的研究、量子阱高速电光调制器的研究、量子阱面发射激光器的研究,并取得了重大进展,自电光效应双稳态光开关器件,获1992年中国科学院科技进步一等奖。量子阱长波长双稳态激光器获1995 年中国科学院科技进步一等奖。

1987年2月,中央批准我国“863”高技术计划,光电子技术为当时计划项目之一。经过老一辈专家和中国科学院院领导的推荐,以及国家科委的严格考核,王启明被遴选为“863”计划信息领域第一届专家委员会委员,并分工负责光电子主题的工作。他满腔热情地投入了光电子主题的建设工作,以准确锐利的眼光,提出了以光通信器件为主,光互连、光计算器件为辅的主题战略目标,以发展新一代量子阱光电子器件为主导的研究路线;同时,有远见地提出建设一个全国性的、开放的,以量子尺寸(纳米)工艺为主体的光电子器件研制工艺基地。

他的设想,成为后来“863”光电子主题发展的基础框架。他起草了实现主题研究的全面课题分解,为光电子主题工作的开展打下了重要的基础。随后他又被聘任为“863”计划光电子工艺中心学术委员会主任。

1986年,他作为发起人之一,与教委部门联合积极筹建了集成光电子学国家重点联合实验室,先后被聘任为联合实验室副主任和学术委员会主任。 

简历

1934年7月3日 出生于福建省泉州市

1952-1956年 在复旦大学物理系学习。

1956-1960年 任中国科学院物理研究所,实习研究员。

1960-1978年 任中国科学院半导体研究所助理研究员,课题组长,研究室副主任。

1978-1985年 任中国科学院半导体所副研究员,研究室主任/副所长。

1985-1994年 任中国科学院半导体所,研究员,博导,所长,第一届“863”计划信息领域专家委员会委员,兼第一、第二届光电子主题专家组成员,国家光电子技术研究中心学术委员会主任。

1991年 当选为中国科学院院士

2002年 任厦门大学物理与机电工程学院教授,国家自然科学基金委信息科学领域专家咨询委员会委员。

主要论文

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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