佟存柱：投身最耀眼的事業(yè)

本刊記者 董新穎

在多倫多大學(xué)

從最初被發(fā)明時(shí)的“無用武之地”，到如今應(yīng)用于激光加工、醫(yī)療、印刷、光存儲(chǔ)，測距準(zhǔn)直、檢測、文娛教育等方方面面，激光技術(shù)經(jīng)過了50余年的發(fā)展，卻仍然是個(gè)充滿潛能的選手。激光技術(shù)一直是國家重點(diǎn)支持和推動(dòng)應(yīng)用的一項(xiàng)高新技術(shù)、關(guān)鍵支撐技術(shù)，它代表著現(xiàn)代技術(shù)最新的發(fā)展趨勢。近年來，我國激光技術(shù)有了較為雄厚的技術(shù)基礎(chǔ)，鍛煉培養(yǎng)了一支素質(zhì)較高的隊(duì)伍。這支隊(duì)伍遍布科研、高校、產(chǎn)業(yè)部門和企業(yè)、地方，科技人員達(dá)數(shù)千人，他們?yōu)榱搜芯砍龈鼉?yōu)質(zhì)的激光設(shè)備，開展了不懈的努力。佟存柱就是他們當(dāng)中的一員。

佟存柱，1976年3月生于吉林伊通縣，現(xiàn)任中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理所研究員，博士生導(dǎo)師，中科院“百人計(jì)劃”入選者。

尋找最適合的事業(yè)方向

佟存柱與物理有著與生俱來的緣分。他從小就對機(jī)械、儀表、電路等物理器件有著極高的感悟能力，他的物理課成績也一直在學(xué)校名列前茅。高考時(shí)，接近滿分的物理成績使他毫無懸念地進(jìn)入了重慶大學(xué)物理系。四年之后，佟存柱考取了重慶大學(xué)應(yīng)用物理系與中國科學(xué)院聯(lián)合培養(yǎng)的研究生。在重慶大學(xué)學(xué)習(xí)一年以后，佟存柱來到了中科院理化所的低溫中心，而隨著低溫中心并入中科院物理所，他又開始了在中科院物理所的學(xué)習(xí)和研究工作。

從2000年第一次踏入中科院，佟存柱就與其結(jié)下了不解之緣。他曾先后在中科院四個(gè)研究所學(xué)習(xí)和工作，包括中科院理化所低溫中心、中科院物理所、中科院半導(dǎo)體所和中科院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理所。

談及四個(gè)研究所的文化底蘊(yùn)，往昔生活浮現(xiàn)眼前，佟存柱回憶說，“中科院物理所以基礎(chǔ)研究為主，老一輩科學(xué)家的兢兢業(yè)業(yè)、嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的精神時(shí)刻激勵(lì)著我，也是我內(nèi)心永遠(yuǎn)銘記的榜樣。物理所另一個(gè)文化則是合作，很多成果是通過各部室合作取得，這一點(diǎn)讓我深刻領(lǐng)會(huì)到合作對事業(yè)發(fā)展的重要性。中科院半導(dǎo)體所則把我?guī)肓税雽?dǎo)體激光器這個(gè)領(lǐng)域，這也是我目前一直所從事的研究方向。而中科院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理所是一家偏重工程應(yīng)用的研究所，該所最大的特點(diǎn)是重實(shí)際應(yīng)用、上下團(tuán)結(jié)、科學(xué)管理?！?/p>

從碩士到博士，佟存柱積累了厚重的學(xué)科知識(shí)，收獲了豐富的科研思想。為了掌握更尖端的技術(shù)，2005年佟存柱以研究員的身份來到新加坡南洋理工大學(xué)電子工程學(xué)院。這期間，他的主要工作是帶一個(gè)小的團(tuán)隊(duì)，負(fù)責(zé)量子點(diǎn)材料與器件研究。佟存柱帶領(lǐng)幾個(gè)博士組成的研究小組，在低維納米材料外延生長、量子點(diǎn)邊發(fā)射激光器和垂直腔面發(fā)射激光器等課題的研究取得了出色戰(zhàn)果，先后提出了量子點(diǎn)全路徑弛豫速率方程模型，設(shè)計(jì)并研制出1.3μm p型調(diào)制摻雜量子點(diǎn)垂直腔面發(fā)射激光器。這些項(xiàng)目在國際上都是有難度的，他們正是憑著初生牛犢的韌勁和勇氣取得了令人刮目的成果。佟存柱自豪地說，那些器件的設(shè)計(jì)和制備難度極高，我們是通過超常規(guī)的辦法才取得了成功的。

為了尋找更廣闊的成長空間，佟存柱離開新加坡來到了大洋彼岸的加拿大。2009年8月，佟存柱加入加拿大多倫多大學(xué)電子與計(jì)算機(jī)工程系。多倫多大學(xué)是光子晶體技術(shù)的最權(quán)威的研究機(jī)構(gòu)之一。佟存柱來到多倫多大學(xué)，主要從事片上集成的量子光源的研究。2009年，多倫多大學(xué)研制出來一個(gè)較好的光源，佟存柱的任務(wù)是進(jìn)一步改善光源的性能。他通過一些理論上的設(shè)計(jì)，工藝上的改進(jìn)，研制出單缺陷模式工作的布拉格反射波導(dǎo)光子晶體激光光源，實(shí)現(xiàn)了溫度不敏感的連續(xù)單缺陷模式工作，這在當(dāng)時(shí)是一個(gè)相當(dāng)高的性能。

佟存柱在深造的同時(shí)，也在不斷地尋找最適合自己的事業(yè)方向。他心里總有一種渴望，就是讓自己的才干直接為國家的發(fā)展貢獻(xiàn)力量。剛開始，他并不是做半導(dǎo)體研究的，在大學(xué)里所學(xué)的專業(yè)則是物理。然而，以他的聰明才智，完全能在基礎(chǔ)科學(xué)研究上有所建樹。但是，佟存柱卻有他自己的想法。他說，雖然純科學(xué)與技術(shù)都很重要，但是技術(shù)研究對市場、對社會(huì)進(jìn)步的貢獻(xiàn)更直接一些，技術(shù)能更快的轉(zhuǎn)化成生產(chǎn)力，因此，他更愿意從事技術(shù)研究。

報(bào)效祖國是最大的愿望

中國第一臺(tái)激光器研制者王之江院士對其工作給予了高度評價(jià)

佟存柱的科研能力得到了國外專家的肯定。他在國外的事業(yè)也得以順利發(fā)展，在生活上站住了腳跟，在科研上有了一席之地。并且，對于他這樣的研究人員，在國外有更好的發(fā)展環(huán)境和更廣闊的發(fā)展空間。佟存柱說，在國外的生活遠(yuǎn)沒有像國內(nèi)這樣緊張，生活更輕閑。如果是在國外，佟存柱會(huì)常有時(shí)間和家人、朋友一起度假，但現(xiàn)在，他卻是在實(shí)驗(yàn)室加班加點(diǎn)地工作。是什么使他放棄國外的生活，義無反顧地回到國內(nèi)？佟存柱笑著說，自己是思鄉(xiāng)情結(jié)比較濃郁的一類人，他總覺得，在國外做得再好，也是為自己，不是為國家；不過，這只是一方面，促使他回國的最重要的原因就是，在國外這幾年感覺到，中國發(fā)展非常快，中國的騰飛在21世紀(jì)是不可阻擋的，作為炎黃子孫，他希望自己能夠投身其中，親身經(jīng)歷這個(gè)偉大的崛起。如果置身事外，那將是一個(gè)海外華人最大的遺憾。從技術(shù)發(fā)展的角度來說，未來的中國肯定會(huì)走在世界的前沿。“我回來以后沒有選擇去大城市，而是選擇到了長春，是因?yàn)槲艺J(rèn)為一個(gè)人的成就不是取決于在大城市還是小城市，幸福與成功都在于自己對生活和事業(yè)的經(jīng)營。另一個(gè)重要的原因是中科院長春光機(jī)所給我的觸動(dòng)，所里領(lǐng)導(dǎo)層的團(tuán)結(jié)奮進(jìn)、求真務(wù)實(shí)，以及對人才的重視，讓我感覺這是一個(gè)真正做事業(yè)的地方?！辟〈嬷缡钦f。

2010年，佟存柱放棄了國外舒適的工作環(huán)境，回國發(fā)展，來到中科院長春光機(jī)所。“所里的文化讓我的思想發(fā)生了很大轉(zhuǎn)變，我深刻意識(shí)到科研成果的表現(xiàn)形式不僅僅是文章、專利，更重要的是實(shí)實(shí)在在的為國家、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)有所貢獻(xiàn)的應(yīng)用?！笨茖W(xué)要變成生產(chǎn)力，必須要通過技術(shù)的渠道。這是長春光機(jī)所的理念與文化，也是佟存柱的科研驅(qū)動(dòng)力。因此他目前所承擔(dān)的絕大多數(shù)項(xiàng)目都具有明確、具體的應(yīng)用目的，追求的最終目標(biāo)就是能“用上”。

“現(xiàn)在我國在基礎(chǔ)科學(xué)方面投入的力量是比較大的，但是在科研成果的轉(zhuǎn)化和技術(shù)的應(yīng)用方面還存在著薄弱環(huán)節(jié)。”佟存柱形象地比喻說，“這好比是一場馬拉松，我們已經(jīng)跑到了最后100米，就差一點(diǎn)就成功了，可是就停在那里不動(dòng)了。這是非常令人遺憾的。我們做應(yīng)用技術(shù)的，就是要解決應(yīng)用技術(shù)的‘最后100米’的問題，使我們的科學(xué)技術(shù)能最終在國家經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展等方面派上用場。”

激光研究的豐碩成果

佟存柱目前從事的研究方向?yàn)楣庾泳w激光器。佟存柱告訴記者，光子晶體是一種特殊的光波導(dǎo)，它采用光子頻率帶隙原理進(jìn)行導(dǎo)波，其原理類似于半導(dǎo)體中的能帶理論，通過它可以實(shí)現(xiàn)光的無損耗傳播、高品質(zhì)激光諧振腔、高效率光限制等。目前光子晶體技術(shù)已經(jīng)被認(rèn)為是電磁波領(lǐng)域的一個(gè)重大突破，并正在光學(xué)、光電子學(xué)、信息科學(xué)等領(lǐng)域中引起革命性變革。

佟存柱團(tuán)隊(duì)的研究側(cè)重于采用光子晶體波導(dǎo)改善半導(dǎo)體激光的發(fā)散角、光束質(zhì)量和效率，而不僅僅是光子晶體本身。半導(dǎo)體激光器是目前應(yīng)用最為廣泛的一種激光器，它具有體積小、重量輕、效率高、電驅(qū)動(dòng)等特點(diǎn)。但也具有突出的缺點(diǎn)，主要是出光光斑呈橢圓形，垂直方向發(fā)散角高達(dá)45o，水平方向10o，無法良好地會(huì)聚，光束質(zhì)量差，這成為了限制其應(yīng)用的一個(gè)主要問題。雖然光束整形技術(shù)能夠有效改善光束質(zhì)量，但它更多的是通過平衡兩個(gè)方向的光束質(zhì)量因子，獲得一個(gè)近圓形光斑輸出。要想從根本上解決半導(dǎo)體激光器光束質(zhì)量問題，還得從器件本身入手。

談到自己的研究成果，佟存柱自信地說，“現(xiàn)在我們對這個(gè)項(xiàng)目非?？春谩Ｎ覀円呀?jīng)將發(fā)散角降低到7.5度，圓形光束出光，在同等價(jià)格的情況下，我們的激光器在發(fā)散角性能上比現(xiàn)在市場上的性能要好的多，而且我們器件在性能上還有很大的改善空間。器件的核心結(jié)構(gòu)已經(jīng)獲得國家發(fā)明專利授權(quán)，這為該類技術(shù)擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)奠定了有力基礎(chǔ)。”

由于在激光研究領(lǐng)域的出色成績，2010年9月，佟存柱入選中科院“百人計(jì)劃”，2011年獲得吉林省創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)人才計(jì)劃和吉林省人才開發(fā)基金資助。先后在IEEE J.Quantum Electron, IEEE J.Select.Topics Quantum Electron.等期刊上發(fā)表學(xué)術(shù)論文50余篇，被SCI收錄24篇，EI收錄36篇，授權(quán)中國專利3項(xiàng)，受理中國發(fā)明專利申請5項(xiàng)。目前主持國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目兩項(xiàng)，中科院“百人計(jì)劃”項(xiàng)目一項(xiàng)，中國科學(xué)院知識(shí)創(chuàng)新工程領(lǐng)域前沿項(xiàng)目一項(xiàng)，以及國家國際科技合作專項(xiàng)一項(xiàng)，并作為課題負(fù)責(zé)人負(fù)責(zé)國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目子課題一項(xiàng)。

研究團(tuán)隊(duì)合影

佟存柱進(jìn)一步解釋到，“我們主要解決和面對實(shí)際應(yīng)用中的重大技術(shù)問題，也正因此，一旦解決，前景很廣闊。下一步我們要在現(xiàn)有基礎(chǔ)上，把發(fā)散角進(jìn)一步降低。這是本課題的重點(diǎn)，納入了中科院百人計(jì)劃。中科院現(xiàn)在提出一個(gè)定位，三個(gè)突破，五個(gè)培育，我們作為一個(gè)小的科研單元和個(gè)人，也要有所定位，有所突破。因此，我們科研組還擬定了高性能芯片的研究項(xiàng)目。比如研究更低閾值的半導(dǎo)體激光器，讓它稍微加一點(diǎn)電流就能發(fā)出激光來。這是剛獲國家批準(zhǔn)的重大科技研究的課題項(xiàng)目。”

這個(gè)有什么用途呢？佟存柱告訴記者，“現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)男畔⑻嗔?，信息傳輸中心需要布置大量的?jì)算機(jī)，還有大型計(jì)算機(jī)等等，用電量高得驚人，有人就提出用光學(xué)的方法來處理信息，這就需要高質(zhì)量的激光技術(shù)與設(shè)備，比如極低閾值激光器、單光子光源技術(shù)等，用電量很小，有一點(diǎn)點(diǎn)電就能發(fā)光。這也符合綠色節(jié)能環(huán)保的理念。目前，我國的一些科研機(jī)構(gòu)正在研究量子通訊、量子計(jì)算技術(shù)，用于信息保密傳輸?shù)?，這方面已經(jīng)取得了世界領(lǐng)先的進(jìn)展。但是領(lǐng)域內(nèi)缺少一種質(zhì)量穩(wěn)定可靠的單光子光源。這正是我們現(xiàn)有研究條件能夠去做的一件事，所以我們和他們合作，幫他們在做這個(gè)光源。另一方面就是能在國防戰(zhàn)略方面發(fā)揮很大作用的中紅外的光源。我們現(xiàn)在主要是要解決功率和光束質(zhì)量這兩個(gè)問題。佟存柱說，現(xiàn)在我們的激光器總體上與發(fā)達(dá)國家的技術(shù)還有一些差距，但部分參數(shù)已經(jīng)領(lǐng)先，我們有信心，隨著更多科技人才的加入，我們的技術(shù)水平會(huì)很快提升到一個(gè)新的水平。這些都是能夠彌補(bǔ)國內(nèi)技術(shù)空白的內(nèi)容，而且是國家急需的項(xiàng)目。

大功率的半導(dǎo)體激光器的應(yīng)用范圍非常廣泛，比如說在國防、醫(yī)療、工業(yè)加工等多個(gè)領(lǐng)域，都可以用到我們研制出來的激光器。另外我們的技術(shù)還有一個(gè)好處，就是它是一種波導(dǎo)技術(shù)，不光可以用于一種增益介質(zhì)，換一種發(fā)光材料，換一個(gè)波長也可以用。量子點(diǎn)材料和納米光子材料主要是朝向量子光學(xué)的方向發(fā)展，比如量子計(jì)算、保密通訊等等。量子點(diǎn)材料可以給他們提供光源。如果我們做集成設(shè)備，需要非常小的器件，納米光學(xué)器件就可以用來改善其性能。我們現(xiàn)在的工藝設(shè)備已經(jīng)可以滿足這方面研究要求了?！?/p>

成功秘訣在永不言棄

談及科研道路上攀登的艱難。佟存柱感慨地講起他曾經(jīng)遇到過的重重困難。對于科技工作者來說，最大的困難存在于設(shè)想與實(shí)現(xiàn)之間。往往設(shè)計(jì)的器件，做出來卻不是想象的那個(gè)樣子。比如說我們現(xiàn)在做的這個(gè)器件。在最初的時(shí)候，按照我們的設(shè)計(jì),激光器的確是激射了，但是出來的東西并不是我們想要的。也就是說，我們設(shè)計(jì)的是一個(gè)模式，可是出來的卻是另外的一個(gè)模式在工作。問題到底出在哪里？我們反復(fù)計(jì)算也找不到根源。這個(gè)問題困擾了我們一段時(shí)間。但是我們沒有氣餒，晝思夜想，一直堅(jiān)持查找，一個(gè)環(huán)節(jié)一個(gè)環(huán)節(jié)地過篩子，終于解決了困難。這也給我們提供了一個(gè)寶貴的經(jīng)驗(yàn)，就是正面地面對困難，堅(jiān)持再堅(jiān)持，不要自我否定，說這個(gè)肯定做不出來。我們可以跑得比別人慢，但是我們決不放棄。這就和打仗一樣，放棄就等于逃兵，放棄就意味著失敗。然而，就算你放棄了，問題還在那里，不會(huì)得到解決。只有白天想，晚上想，吃飯想，睡覺想，才會(huì)有那么一瞬間，靈光閃現(xiàn)，找到突破口?，F(xiàn)在科學(xué)技術(shù)已經(jīng)高度發(fā)展了，某一領(lǐng)域短時(shí)間取得大的突破是很困難的，很有可能我們付出了極大的努力，只取得了一點(diǎn)點(diǎn)進(jìn)展，但是這些小小的進(jìn)展不斷地疊加起來，就會(huì)是很大的進(jìn)步。他說，我們之所以能夠研制出技術(shù)領(lǐng)先的激光器，就是因?yàn)槲覀冋J(rèn)準(zhǔn)方向之后就踏踏實(shí)實(shí)地做，不浮躁、不跟風(fēng)，不是盲目追隨所謂的熱點(diǎn)課題，真正的面對應(yīng)用。

科研項(xiàng)目成功的背后，肯定有一個(gè)優(yōu)秀的團(tuán)隊(duì)?？茖W(xué)研究的每一個(gè)進(jìn)展，都和團(tuán)隊(duì)的通力合作分不開。佟存柱的團(tuán)隊(duì)里目前有兩個(gè)博士，三個(gè)碩士，還有幾個(gè)研究人員。在組建的時(shí)候，佟存柱就根據(jù)他們的特長，給每個(gè)人確定了分工和發(fā)展方向,發(fā)展方向是互不沖突的，這給他們留下了足夠的發(fā)展空間。這能夠保證他們每個(gè)人都負(fù)責(zé)一個(gè)小的方向，同時(shí)還能夠互相合作。在管理上，團(tuán)隊(duì)更是有一整套很細(xì)致的管理方案，團(tuán)隊(duì)十分重視管理和培訓(xùn)，力爭讓每一個(gè)人掌握研究所的工藝設(shè)計(jì)流程與技術(shù)。

多倫多大學(xué)Queen’s Park

佟存柱還吸取了國外的先進(jìn)的管理理念，給團(tuán)隊(duì)以足夠的交流時(shí)間。團(tuán)隊(duì)每兩周都有定期的交流會(huì)，他們不光交流專業(yè)知識(shí)，還組織學(xué)習(xí)專業(yè)以外的知識(shí)，如時(shí)間管理、溝通技巧、成功學(xué)等。團(tuán)隊(duì)還提供一些勵(lì)志的書、時(shí)間管理的書，幫助年輕學(xué)者樹立良好的思想情操和行為習(xí)慣，提高他們的全面素質(zhì)，為他們今后的成長打下基礎(chǔ)。佟存柱強(qiáng)調(diào)說，“為了建立年輕學(xué)者的時(shí)間觀念，我有意給他們定下精確的完成時(shí)間，要求必須按時(shí)完成，促使他們培養(yǎng)良好的時(shí)間管理習(xí)慣。有關(guān)專業(yè)知識(shí)是可以通過突擊補(bǔ)上來，但是思想方法與行為習(xí)慣，確實(shí)需要在平時(shí)多磨練。”

為了達(dá)到快樂工作、高效工作，在緊張的科研工作之余，喜歡音樂的佟存柱還會(huì)給大家彈彈吉它，緩解壓力，調(diào)節(jié)一下枯燥的生活。

我們期待著，佟存柱在自己的領(lǐng)域里作出更大的貢獻(xiàn)。