——记电子科技大学光电信息学院教授王卓然
本刊记者 王 辉

　　 上世纪70年代半导体激光器研制成功，之后随着各种类型激光器的出现，性能不断提高，互联网和通信业得以飞速发展。半导体激光器具有波长范围宽，成本低、体积小、重量轻、寿命长、兼容性强等特性，是现代信息社会的基石，广泛应用于工业、医疗、军事等领域，受到各国政府的高度重视。成就背后是无数科学工作者默默的努力和不断创新。
　　 作为少数具有多领域与学术交叉背景的复合型人才，王卓然教授在以半导体微环激光器为代表的光子器件及其应用方面成绩斐然。他在海外工作期间参与了英国工程与物理研究委员会EPSRC、欧盟第六框架计划等重大课题，利用基于垂直耦合波导4×4电光开关矩阵实现了4×4×4(输入×输出×波长)满负荷WDM无损组播技术，居于国际领先水平；在集成光子器件方面，他成功制作出当时世界上尺寸最小的室温连续工作的平面角反射器矩形微环激光器，并首次演示了全光四进制光信息存储等应用。

兴趣使然的执著追求

　　 在太原长大的王卓然属于“学霸”类学生，因成绩优异，高考时被保送到天津大学，1995年他第一次接触互联网与电子邮件，好奇让他对IT、网络通信产生了浓厚的兴趣，从此沉浸在其中一发不可收拾，这是他后来选择电子工程与光通信专业的潜在动因。在天津大学的求学生涯中好奇与探索总是伴在他左右，记得在读研究生的时候为了解决依据激光器外部工作性能反推其内部参数的问题，他跑遍了天津大学数学系的各个课题组，请教不同的教授，甚至还去南开大学数学系拜访，他认为这个问题与常见的参数拟合的问题大相径庭，该如何从大量的测量数据中拟合到有限的几个参数？他查阅了大量资料和参考，经多次潜心思考，最终发现并提出了一种参数遍历的方法，有效的解决了这一问题，并就此发表了一篇学术文章。
　　 作为天津大学和英国布里斯托大学联合培养博士生，2005年王卓然到达英国，开始他异乡的求学经历，而面临的处境是如果在英国联培1年期间没有优异的学术成果就只能回国，因此是否可以留在英国取决于这一年的科研表现。面对生活与学业的双重压力王卓然没有被吓退、被压垮，反而更加激起了强烈的斗志。
　　 在1年多的时间里，他表现出很强的科研能力及团队协作能力，先后以第一作者身份发表了5篇SCI文章，以联合作者身份发表了3篇SCI文章，并发表了多篇国际会议文章，最终实现了以博士后身份留在英国的目标。2006开始他被英国布里斯托大学聘为副研究员，参加了两项欧盟项目的研究工作。凭借超群的科研实力，他在光通信与光网络技术方面和集成光子器件方面取得了一系列成就，发表了50余篇高水平学术文章。
　　 然而，对故乡强烈的眷念让他选择了回国，“国内比国外有更广阔的发展空间和远景，而且国家十分重视产业升级与科学技术，能更容易做出一番事业，另外，在国内会有归属感与认同感。虽然在电子科大的待遇比英国低了很多，可是基于上述原因，我还是选择了回国，我希望可以在自己的祖国开始我的事业”。
　　 2009年，作为海外杰出人才王卓然被电子科技大学聘为教授后晋升为博导，在微纳米光子学、光通信及生物光子传感等领域的开展研究。

善于发现，善于探索创新

　　 如果没有达尔文的不倦探索就没有生物进化论，如果没有哥伦布的冒险探索就没有美洲新大陆，作为科学工作者，“尝试探索和发现创新”永远是他们学术生命的力量。在英国布里斯托大学做副研究员时，王卓然参与了欧盟的多个重大课题研究，其中一项是以围绕微环激光器为核心的研究与应用，对于只有电子工程与光纤通信技术背景的王卓然来说，光器件物理方面的知识几乎是一片空白，如何迅速转变研究对象并进入角色是摆在他面前的一大难题，为尽快进入IOLOS欧盟项目，不服输的他成天泡在图书馆、实验室和超净间中，熟悉了解制作光器件的流程、测试仪器以及模拟仿真软件、光器件物理，经过不懈的努力，他用不到一年的时间掌握了光电子器件基础理论、制作技术与大规模单片集成技术，并对光电子器件及集成过程中的加工与关键技术难点有所突破。另外，在另一项英国政府EPSRC项目中参与设计制作基于垂直耦合波导的4×4光开关矩阵时，他发现电流会改变垂直耦合波导的光耦合，如果能充分利用光波导的消逝波实现光开关的两层波导均有等量的光传输，这样下层波导可以将一半的光信号带到下一个光开关，使一对一单点通信变成一对多的多点通信，这样就可像广播一样实现1到多的光组播技术，有效提高光器件与网络的利用率，据此思路，他设计制作了外围超大规模集成控制电路，实现了基于该4×4光开关矩阵的4×4×4(输入×输出×波长)满负荷WDM无损组播技术。
　　 王卓然不仅善于发现，而且更愿意去探索创新，在主持研制结构独特的平面角反射器矩形微环激光器时，他发现通过外部光注入可以容易地设置器件工作状态，实现波长双稳态，具有极大的应用价值，其重要性甚至可类比于电子线路中的三极管，“光通常是用1、0来代表光功率的有、无信号，是否可以用光波长和光功率一起组成多维多进制信号？如果可以就能利用光波长有效实现多进制光信号存储”，最终他实现了利用外部光注入有效选择环形激光器的工作波长状态的目的，首次演示了全光四进制光信息存储，这项技术有望将多个光子器件功能单元简化集成到一个小小的光子芯片单元中，具有广阔的应用前景，之后经过长时间针对性的研究并进一步优化器件结构，成功地使改良的矩形微环器件实现了无插损的10Gbps高速全光交换与逻辑开关功能，成为目前已知的能工作在实际系统应用中的响应速度最快的半导体微环激光器。
　　 勇于探索和发现已成为王卓然的行为习惯和思维态势，就连回国选择都体现了他的风格，他说，“选择回国时我没有选择呆了10年的母校天津大学是因为太想去尝试一个新的陌生环境了”。刚到电子科技大学时王卓然也遇到了困难，在没有团队的情况下他一边继续研究一边积极组建团队，他希望通过团队合作培养具有自学能力和协作能力的人才。目前已有20多人参与到这个团队，在研国家及省部级项目6项，参与自然科学基金重大项目一项。发表了多篇高水平SCI文章，并获得了包括太阳能照明、高功率激光器、混沌激光器、太赫兹发生器等在内的9项国家发明专利，并于2012年入选教育部新世纪优秀人才计划。
　　 探索只有基于实践，创新才能有意义。2013年，王卓然作为访问学者到美国加州理工学院求教于在国际上享有崇高声望的著名光电子学大家Amnon Yariv教授，从事基于微纳光学谐振腔的生物传感技术研究，一年的学习让他掌握了微纳光学谐振腔器件的设计制作工艺和实际应用关键技术，为实现光机电一体化、提高系统的稳定性与经济性做好了充分准备。
　　 随着国家经济的飞速发展，王卓然敏锐地感觉到资源与环境问题是社会热点，开展硅基微纳传感器与可调谐半导体激光吸收光谱技术（TDLAS）成为他的研究重点，“可调谐半导体激光吸收光谱技术，是一种基于半导体激光器的吸收光谱技术，其原理是扫描半导体激光器输出波长并穿过待测气体，在待测气体的吸收峰处会使激光强度产生衰减，激光强度的衰减程度与被测气体浓度成正比，通过测量激光强度衰减信息可分析获得被测气体的浓度”王卓然介绍到，“这项技术能快速实现在线连续监测，是矿井、工业过程及大气污染在线监测的理想方法”，他希望在未来能进一步开拓微环激光器、硅基微纳传感器与TDLAS技术的多种应用，实现产、学、研一体化，满足国家与社会的重大发展需求，提高国民经济水平与人民生活质量。