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「中国科学报」基础打好，水到渠成( 二 )


经过三年探索 ， 闵乃本和他的学生朱永元等建立了多重准位相匹配理论 ， 预言一块准周期介电体超晶格有可能将一种颜色激光同时转换成二或三种颜色激光 。

「中国科学报」基础打好，水到渠成
本文插图

用一块准周期（Fibonacci）光学超晶格首次实现高效激光直接三倍频 。
尽管这一理论令他们兴奋不已 ， 但论文发表在《物理评论B》后 ， 按闵乃本自己的说法 ， “并没有在学术界引起多大的反响” 。
有些失望的闵乃本发现 ， 没有实验验证的理论 ， 终究难以引起别人的重视 。 于是 ， 他们开始寻找介电体超晶格的制备新技术 。
转机出现在1992年 。 日本科学家利用半导体平面工艺制成了周期结构光波导 ， 这一消息让他们获得了灵感 。 “既然周期结构可以实现 ， 那么准周期也应该没问题 。 ”祝世宁说 。
经过废寝忘食的两年摸索 ， 祝世宁等人成功地发展出一种室温图案极化制备介电体超晶格的新技术 。 这项技术可以将微结构图形更加精确地在晶体内部表达出来 ， 不但研制出了准周期超晶格 ， 还解决了超晶格批量化制备问题 。
1996年 ， 团队研制的准周期介电体超晶格实现了多波长激光倍频与直接高效激光三倍频, ， 这意味着他们建立的多重准位相匹配理论终于获得了实验验证 。 这项工作发表在《科学》上 ， 入选了科技部1998年度中国基础研究十大成果 。
《激光世界》这样评价：“南京大学固体微结构国家重点实验室的研究人员展示了……准周期结构在非线性光学研究领域中一个可能的重要应用 。 ”
上世纪90年代开始 ， 随着美国斯坦福大学、日本材料研究所等一大批国际高水平科研团队的介入 ， 介电体超晶格这一冷门领域逐渐走向热门 。
1997年到1999年 ， 闵乃本和他的团队每年都有一项工作发表在《科学》上 ， 他们终于用坚守与创新向国际学术界证明了中国科学家的眼光与实力 。
开拓：在传承中不断创新
获得国家自然科学一等奖后 ， 闵乃本带领团队没有停止前进的步伐 ， 先后发展和完善出了三种不同功能的介电体超晶格材料：光学超晶格、声学超晶格和离子型声子晶体 。
随着一批批优秀年轻人的加入 ， 团队演变成多个研究组 ， 向着研究的广度与深度进军 ， 从单纯的基础研究向基础研究、技术创新和工程开发不同方向拓展 。 在祝世宁眼中 ， “以介电体超晶格为代表的微结构材料就是座亟待开发的科学宝藏 ， 吸引了越来越多的探宝者的目光” 。

「中国科学报」基础打好，水到渠成
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闵乃本（右一）与臧文书（右二） ， 秦亦强（右三）、祝世宁（左一）、陆延青（左二）的合影 。
更重要得是 ， 他们研发出的介电体超晶格高性能器件正在解决着高技术发展的实际需求 。 例如 ， 光学超晶格在全固态脉冲激光器 ， 高精度光学频率梳 ， 激光脉冲压缩和阿秒技术等方面已获得重要应用；光学超晶格中红外激光器已被用于中远程大气监测雷达；光学超晶格分布反馈结构也被用到了半导体激光器阵列的设计 ， 或被刻写进光纤中用于提高探测灵敏度和信号的收集与处理 。
此外 ， 光学超晶格也被用于光量子信息技术 ， “墨子”号量子卫星和最近南京大学完成的国际首次无人机量子通信实验中 ， 飞行器携带的纠缠光源中的核心材料就是光学超晶格(PPKTP)；光子芯片上借助光学超晶格可产生各类可调控的单光子、纠缠光子、高维纠缠甚至超纠缠光子 ， 南京大学研制出的首片高速电光调制有源铌酸锂（LN）光量子芯片上就使用了光学超晶格结构 。
由于信息技术的需求 ， 声学超晶格及离子型声子晶体材料也得到快速发展和广泛应用 ， 新概念器件被不断研发出来 ， 正通过产学研结合方式在新型研发机构进行成果转化 ， 为国家经济建设做贡献 。 这正应验了闵乃本生前喜欢说的一句话：“基础打好了,一切都会水到渠成 。 ”


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