為學術前沿與工程應用架“橋”筑“梁”
——記中國科學院上海技術物理研究所研究員王少偉

本刊記者 楊 嬌

王少偉作報告

光學儀器是重要的無損觀察、測試、分析與鑒別工具，在軍事應用、科學研究和日常生活中都有著舉足輕重的作用，其中的核心光學器件則是決定儀器設備性能的關鍵。

在上海，有一位青年科學家，正致力于將微納結構對光波調控的前沿知識和創(chuàng)新思想，與國家在專業(yè)領域里的重大需求相結合，在理論成果與工程應用之間架起橋梁。這個人就是王少偉。

創(chuàng)新途 解決兼顧難題

隨著人類太空出行越走越遠，受到運載能力和能量供應的制約，空間光學儀器勢必向微小型化方向發(fā)展。但傳統(tǒng)方法難以在減小體積的同時仍保持高的光譜分辨率。小體積和高分辨就像“魚和熊掌”究竟能否兼得？王少偉及其團隊提出的高Q集成微腔分光新模式給出了肯定的回答。

“傳統(tǒng)光柵和棱鏡等色散型分光器件，由于色散率的限制需要足夠距離來獲得高光譜分辨率，從原理上就無法兼顧體積與分辨率；楔形濾光片是解決該問題的一種可能途徑，但是由于楔形角的限制和漸變的本質，各通道內的光譜存在混疊，無法獲得足夠高的分辨率。”于是，王少偉和合作者另辟蹊徑，通過階變微腔來實現(xiàn)各光譜通道的精確選擇與單片集成，使光譜分辨率可以通過縱向的納米多層膜周期來獨立調節(jié)，消除了與其空間位置和分布之間的關聯(lián)，不但很好地解決了小體積與高分辨率之間的矛盾，甚至可以做到芯片量級，特別有利于光譜儀器的微小型化。

王少偉和他所在的團隊成功地在保證器件性能的前提下，使分光功能模塊的體積降低至手指頭大小，縮小了上千倍，并首次實現(xiàn)了新概念分光器件在我國實踐十號衛(wèi)星科學實驗裝置中的在軌驗證。美國國家實驗室、加州大學伯克利分校、麻省理工學院（MIT）等國際頂級學術機構同行高度評價為“Wang等建立了一個新方法”“在芯片級光譜儀方面取得顯著進展”“是一種有前途的方法”等。

王少偉主持了首批JW科技委顛覆性項目和“973”子專題、“863”等國家及省部級項目十余項，曾作為主要完成人獲得過國家自然科學獎二等獎、國家技術發(fā)明獎二等獎、中國專利優(yōu)秀獎等5項科技獎及饒毓泰基礎光學獎等4項人才獎。發(fā)表Nano Energy和ACS Photonics等SCI論文50余篇，他引900余次；獲國家發(fā)明專利授權50項（其中美國1項）。是Advanced Optical Materials和Nanoscale等審稿人，在SPIE等重要國際會議上多次作邀請報告或分會主席。

放眼界 開啟光學研究新未來

“現(xiàn)在科研領域的競爭日益激烈，科研工作者除了勤奮和堅韌之外，還需注意兩點：一是苦練內功，形成自身優(yōu)勢與特色；二是交叉合作，共同提高實現(xiàn)創(chuàng)新跨越。”王少偉如是說。雖然在高Q集成微腔分光新模式的研究上取得了一系列成果，但這并沒有讓王少偉和他的同事們止步。他們面向國家重大需求，立足自身的優(yōu)勢與特色，由點及面展開了多方面的研究工作。

近幾年，王少偉將研究拓展至對光的偏振調控、輻射調控及光譜裁剪方面，提出了一系列高性能的圓偏器件、非對稱透射器件，實現(xiàn)了室溫下的低閾值、單模納米激光器等等。其所提出的局域共振與非局域共振耦合的偏振操控新模式，解決了已有圓偏振器無法同時兼顧高消光比、超寬帶寬和高透過率三大核心要素問題，消光比達到國際報導最好水平的7倍；所實現(xiàn)超寬光子帶隙藍光濾波器消除了大量環(huán)境光干擾，顯著提高信噪比，助力復旦大學可見光通信系統(tǒng)速率刷新了當時的世界紀錄，并被“美國學者”一文引用高達20次；提出基于等離激元與光陷結構耦合的太陽能光熱吸收和雜光抑制新結構，被美國光學學會等多家學術網站專文報導。王少偉在理論與應用之間架“橋”筑“梁”的路上，正越走越寬廣……