光芯筑梦:北京大学教授常林的光子芯片创新之路

MEMS 2025-01-20 00:00
X-Doctor

2024年,iCANX推出X-Doctor专栏,聚焦iCANX上独辟蹊径用科技创新改变世界的科学家和他们的科学发现,每期揭秘一位科学家和他/她的探索之路,独家报道、干货满满。欢迎大家一同感受科学的魅力,见证这些创新的力量。

第40期,X-Doctor将带你走近北京大学常林教授,感受他在光子芯片领域的探索。

冬日的燕园,北京大学电子学院的实验室里,常林正在和学生们讨论最新的实验数据。作为一名90后学者,他已经在光子芯片这个前沿领域深耕十余年。从一名懵懂的科研学子成长为享誉国际的青年科学家,常林用执着与创新,在光电集成领域书写着属于中国科技工作者的精彩篇章。

从追光者到开拓者

"光子芯片就像一个微型的光学实验室,我们要在一个指甲盖大小的芯片上,实现过去需要满桌子仪器才能完成的功能。"常林这样形容他的研究领域。在这个充满挑战的领域里,他带领团队攻克了一个又一个技术难关。

最具突破性的成果是团队开发的光子芯片多材料异质集成技术。这项技术成功实现了硅光与氮化硅、铌酸锂、三五族半导体的融合,就像是一位精巧的"媒人",让这些"性格迥异"的材料和谐共处于同一个芯片平台上。基于这项技术,团队还研发出超窄线宽激光器和光频梳的集成技术,创造了全球最低损耗的光子芯片波导记录。

实验室里的坚守者

"做科研就像是在黑暗中探路,失败是家常便饭,但每一次微小的进展都会带来巨大的喜悦。"常林回忆起求学时期,经常为了一个实验数据通宵达旦。这种专注和坚持,为他赢得了国际学术界的广泛认可。

在光通信领域,常林团队取得了具有里程碑意义的突破。他们在数据中心光互联的研究中创新性地使用光频梳替代传统激光器,将芯片间数据传输的速度提升至60T/s,比此前提高了100倍以上。"这个数字背后,是无数个日夜的反复实验和持续改进。看似枯燥的数据其实承载着推动通信技术进步的梦想。"常林说。

桃李芬芳的育人者

作为北京大学的青年教师,常林深知育人的重要性。"带学生最重要的不是教会他们具体的技术,而是要培养他们独立思考和创新的能力。"在他的实验室里,经常能看到师生们热烈讨论研究方案的场景。

一位已毕业的博士生这样评价导师:"常老师不仅教会我们做科研,更教会我们如何做人。他总说,做科研要有家国情怀,要思考自己的研究如何能够造福社会。"这种责任担当,也许正是常林能够取得今天成就的重要原因。

国际舞台上的中国声音

2023年,常林摘得IEEE光子学会青年科学家奖桂冠,成为该奖项设立16年来首位中国获得者。同年,他还入选《麻省理工科技评论》"35岁以下科技创新35人"榜单。评委会高度评价他"开发出世界领先的光子芯片多材料集成技术,实现异质集成硅光芯片晶圆级别的大规模量产,为突破光子芯片在计算、通信、传感方面的性能瓶颈提供了创新解决方案"。

在光电集成领域,常林的成就得到了广泛认可。他先后获得"2022年中国智能计算科技创新人物"和"2023达摩院青橙奖"等重要奖项。在学术研究方面,他在Nature、Science、Nature Photonics等顶级期刊上已发表40余篇高水平论文。值得一提的是,他还受邀为Science撰写铌酸锂光子学综述,为Nature Photonics分别撰写集成光频梳技术综述和集成激光器综述。这些研究成果的重要性得到国际学界认可,多次被美国物理学会、美国光学学会等权威机构作为头版或封面报道。

产学研结合的践行者

常林的研究不仅停留在实验室,更注重成果转化。他主持的科技部重点研发计划青年项目、北京市科委项目等多个国家级重点项目,推动了光子芯片技术的产业化进程。目前,已有多家企业采用他开发的硅光异质集成技术,相关成果入选"2020年世界基础领域十大进展"、“2022中国十大科技创新奖”、“2022中国光学十大进展“、”2022中国芯片科技十大进展“、“2022中国光学领域十大社会影响力事件”等。

在激光雷达领域,常林与王兴军教授课题组合作研发的新型硅基片上多通道混沌光源,成功解决了激光雷达抗干扰和高精度并行探测的世界性难题,为自动驾驶技术的发展提供了重要支撑。

未来可期的追梦人

站在科技前沿,常林对未来充满期待。他和团队正在探索将高质量III-V族、铌酸锂材料等多种材料体系与硅基光电子技术结合的新方向,希望能为数据中心和高性能计算带来革命性的突破。

"光子芯片技术的发展,不仅关系到通信与计算技术的进步,更将改变我们未来的生活方式。"常林坚信,随着技术的不断突破,光子芯片终将走进千家万户,为人类社会带来更美好的未来。

在北京大学的校园里,常林和他的团队仍在为这个梦想不懈努力。春去秋来,实验室的灯光依然明亮,照亮了中国光子芯片研究的希望之光。这位年轻的科学家正用自己的方式,诠释着新时代科技工作者的责任与担当。

延伸阅读:
《硅光子及集成光路(PIC)技术及市场-2024版》

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