为学术前沿与工程应用架“桥”筑“梁”——记中国科学院上海技术物理研究所研究员王少伟

本刊记者 杨 娇

王少伟作报告

光学仪器是重要的无损观察、测试、分析与鉴别工具，在军事应用、科学研究和日常生活中都有着举足轻重的作用，其中的核心光学器件则是决定仪器设备性能的关键。

在上海，有一位青年科学家，正致力于将微纳结构对光波调控的前沿知识和创新思想，与国家在专业领域里的重大需求相结合，在理论成果与工程应用之间架起桥梁。这个人就是王少伟。

创新途 解决兼顾难题

随着人类太空出行越走越远，受到运载能力和能量供应的制约，空间光学仪器势必向微小型化方向发展。但传统方法难以在减小体积的同时仍保持高的光谱分辨率。小体积和高分辨就像“鱼和熊掌”究竟能否兼得？王少伟及其团队提出的高Q集成微腔分光新模式给出了肯定的回答。

“传统光栅和棱镜等色散型分光器件，由于色散率的限制需要足够距离来获得高光谱分辨率，从原理上就无法兼顾体积与分辨率；楔形滤光片是解决该问题的一种可能途径，但是由于楔形角的限制和渐变的本质，各通道内的光谱存在混叠，无法获得足够高的分辨率。”于是，王少伟和合作者另辟蹊径，通过阶变微腔来实现各光谱通道的精确选择与单片集成，使光谱分辨率可以通过纵向的纳米多层膜周期来独立调节，消除了与其空间位置和分布之间的关联，不但很好地解决了小体积与高分辨率之间的矛盾，甚至可以做到芯片量级，特别有利于光谱仪器的微小型化。

王少伟和他所在的团队成功地在保证器件性能的前提下，使分光功能模块的体积降低至手指头大小，缩小了上千倍，并首次实现了新概念分光器件在我国实践十号卫星科学实验装置中的在轨验证。美国国家实验室、加州大学伯克利分校、麻省理工学院（MIT）等国际顶级学术机构同行高度评价为“Wang等建立了一个新方法”“在芯片级光谱仪方面取得显著进展”“是一种有前途的方法”等。

王少伟主持了首批JW科技委颠覆性项目和“973”子专题、“863”等国家及省部级项目十余项，曾作为主要完成人获得过国家自然科学奖二等奖、国家技术发明奖二等奖、中国专利优秀奖等5项科技奖及饶毓泰基础光学奖等4项人才奖。发表Nano Energy和ACS Photonics等SCI论文50余篇，他引900余次；获国家发明专利授权50项（其中美国1项）。是Advanced Optical Materials和Nanoscale等审稿人，在SPIE等重要国际会议上多次作邀请报告或分会主席。

放眼界 开启光学研究新未来

“现在科研领域的竞争日益激烈，科研工作者除了勤奋和坚韧之外，还需注意两点：一是苦练内功，形成自身优势与特色；二是交叉合作，共同提高实现创新跨越。”王少伟如是说。虽然在高Q集成微腔分光新模式的研究上取得了一系列成果，但这并没有让王少伟和他的同事们止步。他们面向国家重大需求，立足自身的优势与特色，由点及面展开了多方面的研究工作。

近几年，王少伟将研究拓展至对光的偏振调控、辐射调控及光谱裁剪方面，提出了一系列高性能的圆偏器件、非对称透射器件，实现了室温下的低阈值、单模纳米激光器等等。其所提出的局域共振与非局域共振耦合的偏振操控新模式，解决了已有圆偏振器无法同时兼顾高消光比、超宽带宽和高透过率三大核心要素问题，消光比达到国际报导最好水平的7倍；所实现超宽光子带隙蓝光滤波器消除了大量环境光干扰，显著提高信噪比，助力复旦大学可见光通信系统速率刷新了当时的世界纪录，并被“美国学者”一文引用高达20次；提出基于等离激元与光陷结构耦合的太阳能光热吸收和杂光抑制新结构，被美国光学学会等多家学术网站专文报导。王少伟在理论与应用之间架“桥”筑“梁”的路上，正越走越宽广……