一支平均年齡30歲的5人團(tuán)隊(duì)，其成果五年內(nèi)三次入選“中國(guó)光學(xué)年度十大進(jìn)展”——今天（11月3日）凌晨，由中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所強(qiáng)場(chǎng)激光物理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究員田野帶領(lǐng)的這支團(tuán)隊(duì)的科研成果，再次登上國(guó)際頂尖學(xué)術(shù)期刊《自然》，并將在激光光學(xué)、納米光子學(xué)和固態(tài)物理學(xué)等多個(gè)領(lǐng)域引發(fā)廣泛影響。

▲自由電子在波導(dǎo)表面激發(fā)出激光的全過(guò)程示意圖

在中科院院士李儒新指導(dǎo)下，團(tuán)隊(duì)用三年時(shí)間，在國(guó)際上首次“拍攝”下了自由電子在波導(dǎo)表面激發(fā)出激光的全過(guò)程，并探索出了一個(gè)激光的新賽道——在波導(dǎo)上直接產(chǎn)生激光，從而為光電芯片、傳感、通訊等技術(shù)發(fā)展打開(kāi)新的想象空間。

5年堅(jiān)持，探路芯片上的“未來(lái)光源”

什么是相干光源？當(dāng)一群電子如儀仗隊(duì)般整齊劃一地行動(dòng)，就具有良好的相干性，這種自由電子如同訓(xùn)練有素的士兵，可在一些特定光場(chǎng)中產(chǎn)生高品質(zhì)、高功率的激光。

位于張江的軟X射線自由電子激光裝置、超強(qiáng)超短激光裝置等大科學(xué)裝置，其本質(zhì)都是通過(guò)將種子光經(jīng)過(guò)增益介質(zhì)，并將其功率不斷放大形成高品質(zhì)激光，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)各種科學(xué)目標(biāo)。

那么，未來(lái)是否可能在一塊小小芯片上也裝上激光光源？科學(xué)家已在探路，并初窺門(mén)徑。

發(fā)展小型化的激光光源，一直是強(qiáng)場(chǎng)激光物理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的夢(mèng)想。在李儒新院士的指引下，早在2017年，田野等人就開(kāi)始了探索。團(tuán)隊(duì)利用實(shí)驗(yàn)室多年積累的超快光學(xué)技術(shù)，探測(cè)到了整個(gè)過(guò)程：一群短脈沖自由電子在波導(dǎo)表面與表面光種子相遇時(shí)，產(chǎn)生了超輻射（發(fā)出相干光），緊接著能量以平方級(jí)數(shù)迅速增強(qiáng)，直到能量飽和產(chǎn)生激光。

▲超輻射、指數(shù)增長(zhǎng)、飽和的三階段受激輻射光放大全過(guò)程

“我們第一次在實(shí)體空間里，看到了波導(dǎo)表面激光誕生的過(guò)程！”田野說(shuō)，這種自由電子受激輻射出的光源，其能量可上升1萬(wàn)至10萬(wàn)倍。未來(lái)，片上波導(dǎo)的諸多應(yīng)用也需要高品質(zhì)光源，如果這條路可以走通，就可直接在波導(dǎo)上發(fā)出所需激光。

論文在審稿時(shí)，《自然》雜志審稿人就對(duì)此表示了極大關(guān)注，認(rèn)為“該工作極具獨(dú)創(chuàng)性，將引發(fā)多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域極大研究興趣，展示了非常好的應(yīng)用前景”。

如今，田野團(tuán)隊(duì)已在搭建設(shè)備，著手嘗試?yán)^續(xù)提升激光功率，探索新發(fā)現(xiàn)的實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景。

鼓勵(lì)自由探索，為年輕人成長(zhǎng)“搭梯子”

研究員田野是85后，特別研究助理白亞鋒、曾雨珊都是90后，博士生張冬冬與剛畢業(yè)的李中鵬博士則是95后。就是這個(gè)年輕的5人團(tuán)隊(duì)，在新型激光研究領(lǐng)域，已有兩項(xiàng)成果入選“中國(guó)光學(xué)年度十大進(jìn)展”，這次原創(chuàng)成果又登上《自然》雜志。

▲研究團(tuán)隊(duì)合影（從左到右分為張冬冬、曾雨珊、田野、白亞鋒）

是什么令他們?cè)诨A(chǔ)研究領(lǐng)域一次次取得“從0到1”的突破？上海光機(jī)所副所長(zhǎng)冷雨欣說(shuō)，發(fā)展新型光源是研究所堅(jiān)持多年的方向，“我們鼓勵(lì)年輕團(tuán)隊(duì)在自由探索中找到原始創(chuàng)新的發(fā)力點(diǎn)”。

“從0到1”的探索，會(huì)遇到很多困難的抉擇：是否要開(kāi)展這方面研究？是否要給科學(xué)家制定方向、規(guī)劃路徑？上海光機(jī)所根據(jù)每個(gè)研究團(tuán)隊(duì)的不同情況，為其制定不同發(fā)展路線，助推年輕科學(xué)家迅速成長(zhǎng)：有的通過(guò)穩(wěn)定經(jīng)費(fèi)支持基礎(chǔ)研究，讓團(tuán)隊(duì)耐心“十年磨一劍”；有的則在國(guó)家重大戰(zhàn)略需求的方向上，給予年輕科學(xué)家自由探索的空間。

研究生畢業(yè)后放棄出國(guó)深造機(jī)會(huì)的田野，如今慶幸自己留在了強(qiáng)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)室。在適宜的人才培養(yǎng)機(jī)制下，這位本土博士迅速成長(zhǎng)，不僅獲得國(guó)家基金委“優(yōu)青”資助，去年還入選首屆“上?？萍记嗄?5人引領(lǐng)計(jì)劃”。

2020年起，上海光機(jī)所自籌經(jīng)費(fèi)，實(shí)施“尚光青年人才”培養(yǎng)計(jì)劃，讓優(yōu)秀的年輕人從研究生階段起就能得到及時(shí)的培養(yǎng)支持。田野團(tuán)隊(duì)里的四位年輕人恰好對(duì)應(yīng)享受到人才培養(yǎng)體系中四個(gè)不同階段的支持計(jì)劃。

“目前，博士后每年收入不少于30萬(wàn)元，疊加國(guó)家、中科院或上海市的資助，最高可拿到65萬(wàn)元?！鄙虾９鈾C(jī)所人力資源部負(fù)責(zé)人告訴記者，為了讓熱愛(ài)科研的年輕人潛心學(xué)術(shù)，將主要精力投入科技創(chuàng)新，光機(jī)所還將持續(xù)探索從基礎(chǔ)到應(yīng)用的全鏈條創(chuàng)新體系建設(shè)，對(duì)人才實(shí)行分類評(píng)價(jià)和引導(dǎo)，讓科研人員根據(jù)自身成長(zhǎng)階段自主選擇主攻方向。