見微識著 照亮未來

人類在探尋光的本質、利用光的特性中逐漸走向文明和現代科技。

與傳統光學不同的是，由光學與微電子、微機械、納米技術互相融合、滲透、交叉而形成的前沿學科——微納光學，變革了傳統光學與技術的發展路線。這門新興的交叉學科在信息、能源、生命、環保、宇航、國防等領域均已產生新的重要應用。在我國，微納光子學的發展也日益受到重視，未來發展前程似錦。

1996年，付永啟博士畢業。近20年過去，付永啟一直沒有離開過微納光學研究領域，在他看來，盡管微光學似乎看不見，摸不著，但從人們的生活乃至國家的高尖端科學都離不開它。這正是它的魅力所在。

“微納光子雖小，照亮我們未來的路”

1994年，付永啟在中國科學院長春光學精密機械與物理研究所攻讀博士學位，“當時是跟導師一起做國家航天項目中的一個子項目——‘動態目標發生器’的研究，我主要負責曲面光刻的研究?！蹦鞘撬佑|到微光學并逐漸對微光學元器件的設計制作產生興趣的開始。

在博士后研究階段，付永啟又接著在衍射光學元件的設計制作方面開展了深入研究。隨后為了開闊視野、提升研究能力，付永啟于1998年赴新加坡南洋理工大學精密工程與納米技術中心作研究員，借助當地優越的軟硬件條件繼續深入開展微光學以及后期納米光學領域的研究工作。

從此，一個嶄新的世界——納米光學這個交叉領域逐步在他面前展開。

正如他所說的“學得越多就會發現自己不懂的東西越多”，在學習和研究過程中，他覺得不應該囿于領域，萌生了走出國門看看的念頭。1998年，他選擇赴新加坡南洋理工大學精密工程與納米技術中心做研究員。后來，又通過那里獲得了在麻省理工學院作訪問學者的機會。

通過與科研院所及工業界的合作，付永啟開展了多個橫向和縱向項目研究，接觸到了微電子、微機電系統（MEMS）、微納加工、納米計量及生化分析等多學科領域的知識，先后完成了多項重大研究課題，并取得了許多創新性成果。

借助于國外較好的軟硬件條件，付永啟快速提高了獨立開展科研工作的能力。東西方文化在他身上相遇，已經不再是形式的混體，而是精神層面的和平融合，使得付永啟的治學態度里，囊括了中國智慧的通達以及西方思想嚴密的邏輯性，在這種態度的指引下，他對科研工作有了更深層次的認識，同時對科學研究也更加熱愛。

2001年，付永啟將目光專注到了一種新的微納光學元件一步加工制作方法—聚焦離子束制作技術上，經過兩年的反復研究、實驗，終于獲得成功并使該技術逐漸走向成熟。

付永啟利用納米加工技術實現了微光學元件與光電子元/器件的集成一體化，即利用聚焦離子束技術直接一步將微光學元器件甚至納米光子元器件與光電子器件（如半導體激光器、光導纖維等）集成于一體，從而達到直接控制光束的目的。這一技術擺脫了傳統的采用離散光學元件對激光束進行準直或聚焦的方法，不但減少了光學系統的元件數，而且節省了空間，更容易實現系統的輕量化和小型化，對微系統的開發具有重要意義。

同時，他還發現了兩種材料，它們在聚焦離子束轟擊下具有材料自組織成型特性，該特性可直接用于微光學元件的結構成型。以該技術為基礎，能夠制作出幾種特定的微光學元件，包括微正弦光柵、微閃耀光柵等。

此外，付永啟還利用聚焦離子束直接寫入法和輔助沉積法成功實現了微光學元件與光電子元/器件的集成一體化；也就是說，該集成一體化既可以采用基于聚焦離子束去除材料的方法實現，也可以利用材料生長的方法來得到。從而為光學系統的小型化、微型化、平面化提供了制作技術保障。該集成一體化元/器件已經廣泛應用于生命科學、生化、通信、數據存儲等領域，至今仍在應用，還沒有其他方法能夠替代。

值得一提的是，聚焦離子束技術在微電子行業的廣泛應用，大大提高了微電子工業上材料、工藝、器件分析及修補的精度和速度，目前已經成為微電子技術領域必不可少的關鍵技術之一。同時，由于它集材料刻蝕、沉積、注入、改性于一身，有望成為高真空環境下實現器件制造全過程的主要加工手段。

“研究要服務社會，我們要瞄準國家重大需求”

“在國外更能體會到‘國家’兩字的真實內涵，真心希望自己的祖國能夠早日強大。當2008年北京奧運會開幕式上播放出《我的祖國》這首歌時，激動的心情難于言表，內心百感交集?！?付永啟感慨道。2007年，付永啟放棄國外優越的待遇和生活，帶著累累碩果和先進理念回國，先后受聘于中國科學院光電技術研究所微細加工光學技術國家重點實驗室和電子科技大學物理電子學院。

“剛回國時想有一個屬于自己獨立的科研小組和相對寬松的科研環境，在這種環境中能靜下心來實際做點科研，希望能從科研工作和培養學生方面體現出自身的價值所在?？茖W研究最終是要服務社會的，而具體的應用領域要瞄準國家的重大需求?！备队绬⑹沁@樣說的，也是這樣做的。

在學校和所在團隊的支持下，付永啟在納光子結構、元器件及其應用方面取得多項國家自然科學基金項目的資助。提出了兩種基于納金屬結構的超分辨透鏡，該透鏡可方便地通過聚焦離子束技術一步制作出來，其光學表征可利用近場掃描光學顯微鏡實現；基于表面等離子體極化用于生化免疫分析：設計和制作了菱形納金屬顆粒，并成功地用于老年癡呆癥（ADDL）以及SEB病毒素的測試；有源及無源光電子器件與衍射光學元件的集成；基于聚焦離子束技術的微光學元器件的一步制作技術的開發和拓展；基于納光子器件微探頭的納米計量系統的概念設計：提出利用納光子超透鏡微探頭并結合激光多普勒外差干涉技術實現納米缺陷的動態在線檢測，該內容已獲得美國專利授權。

研究工作的創新點主要體現在微光學元件的加工制作技術上，國際上首創采用聚焦離子束技術直接一步加工和制作微小光學元件，具體包括微型衍射、折射、折衍混合、柱面、及橢球面透鏡等。這一創新技術解決了一些常規微光學元件制作方法難以實現的微光學元器件集成一體化問題，為光學系統緊湊化和小型化，以及微光學系統的研究開發提供了一條新的有效途徑。

如果把才華比作劍，那么勤奮就是磨刀石。付永啟和課題組成員付出了超乎尋常的努力，經過多年的努力拼搏，在納米光學、微細加工、納米加工、衍射光學及微光學領域取得多項研究成果，在國際相關著名學術期刊和國內核心學術期刊上發表論文150余篇，其中被SCI檢索收錄論文120余篇，以第一作者撰寫和發表論文58篇，以通訊作者發表論文100余篇，JCR分區一區刊物論文23篇，影響因子IF>3.0的論文46篇（占SCI論文總數的34%），論文累計被引次數1100余次，單篇他引最高次數83次，JCR統計h指數18。其中，代表論文之一：“Optics Express 18（4）， 3438-3443 （2010）”被國際文獻追綜機構BioMedLib于2011年2月28日評為納光子結構領域的“Top10”論文之一；此外，在該領域國際著名學術刊物Plasmonics（該刊物屬于JCR分區一區刊物）上陸續發表系列研究論文22篇。

此外，付永啟在微納加工及納米光學領域分別撰寫五部英文專著中的各一章：即Encyclopedia of Nanoscience and Nanotechnology（2nd Edition，出版號：ISBN： 1-58883-159-0）、Lithography： Principles， Processes and Materials（出版號：I S B N： 978-1-61761-837-6） 、Plasmonics： Principles and Applications（出版號：ISBN： 979-953-307-855-6）Ion beams in Nanoscience and Technology（出版號：ISBN 978-3-642-00622-7）、和《Nanofabrication》 （出版號ISBN： 978-953-307-912-7）；并獨立撰寫中、英文專著各一部，分別為《納光子學及其應用》（出版號ISBN： 978-7-80248-537-2）（該書是目前國內唯一一部具有自己獨立編著版權的全面系統地介紹納米光學發展前沿的中文專著，出版后得到同行的一致好評。）、英文專著書名為《Subwavelength Optics：Theory and Technology》；并以此為基礎，在國內首次開設了《亞波長光學》課程，于2009年秋在電子科技大學作為研究生專業課程講授。自2010年電子科技大學研究生院和中國科學院長春光學精密機械與物理研究所研究生部均采用《納光子學及其應用》一書作為研究生專業課程：《亞波長光學》及《納米光學》的指定教材。該書作為2011年電子科技大學“十二五”規劃研究生教材建設立項支持（項目編號：11211CX20401），于2012年12月末成功出版了修訂版。

有關利用聚焦離子束一步制作微光學元件的內容被法國DELAWARE大學電子和計算機工程系Robert G.. Hunsperger教授寫入其編著的教科書《Integrated Optics： Theory and Technology》（第五版）的一個章節中。部分研究結果還被美國網絡多媒體組織NANOPOLISTM于2007年出版的《納米技術百科全書》多媒體教程引用并收錄， 并被邀請作“聚焦離子束”章節的內容評審人。

學術刊物論文中有關基于聚焦離子束直接沉積實現微型柱面透鏡與邊緣發射型半導體激光器集成化實現激光束的一維和二維整形的技術、以及類金剛石薄膜上一步寫入微透鏡技術，被國際上面向工業界的雜志Laser Focus World分別摘錄并以新聞簡報的形式在“光電子世界新聞”欄目中公布；并已分別獲得美國發明專利和中國發明專利的授權。

鑒于他出色的科研成就，近年來相繼在美國、加拿大、日本、韓國、新加坡、中國等國舉辦的衍射光學與微光學、微加工及納米加工、離子束及應用、精密工程、納米技術NanoTech 2004、亞洲光電子Photonics Asia 2004、ICAMT2005、NanoMan2008、Nanophotonics2009等專題會議及年會上作大會報告及特邀報告。

2010年，付永啟被國家科技部聘請為國家重點基礎研究計劃（973）項目“光學自由曲面制造的基礎研究”的項目專家組成員；并受邀分別擔任國際學術刊物Physics Express、Quantum Matter、Journal of Electromagnetic Field Analyses and Applications的高級主編、副主編、及編委。

一路走來，付出的是辛勤耕耘的滴滴汗水，收獲的是豐厚的科研積累和豐富的人生經歷。“不但拓寬了我知識面的廣度和深度，還增加了生活方面的體會和見識，豐富了自身的人生觀。”

在微納技術領域不斷耕耘，付永啟取得一系列令人矚目的成果。而他卻總是把成績謙遜地歸因于自己“趕上了一個好時代”。盡快將微納光學的研究成果與產業應用結合起來，形成有自己獨立知識產權的高新技術，加快向產業邁進的步伐。我們期待他帶給我們更多的精彩。