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潘时龙:用微波光子学“颠覆”世界|科技英才·26

时间:2019-07-09 来源:异常一发

编者按:青年兴则国兴,青年强则国强。在第十六届江苏省青年科技奖暨江苏省十大青年科技之星揭晓之际,我们将集中报道一批获奖者,展示他们有信念、有梦想、有奋斗、有奉献的人生,弘扬青年科学家精神,鼓励青年科技工作者面向新时代,做出新贡献。

科技英才·26


潘时龙:用微波光子学“颠覆”世界

▲潘时龙

高智商、高效率,而且对自己钻研的领域充满热爱,这是江苏省青年科技奖获得者、南京航空航天大学电子信息工程学院潘时龙教授给记者留下的最深的印象。采访中,记者提出一个问题,不需要任何引导,潘时龙就可以马上条理清晰、层次分明地给出答案。

对于他从事的微波光子学研究,潘时龙用简单的几句概括和两个实际应用给出了最易于普通人理解的解释:通过微波与光学两门学科的交叉融合,突破这两个领域的瓶颈难题,这样的突破在实际应用中将为我们的生活带来颠覆性的改变。

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兴趣的力量:大学多修了六十学分

2008年,潘时龙从清华大学博士毕业,到加拿大渥太华大学做博士后,正式与他现在从事的研究领域——微波光子学结缘。


谈起自己的专业选择,潘时龙笑着说自己的眼光不错。因为博士毕业后,他收到了好几所国际知名大学的offer,其中包括一个在光通信领域属于世界顶级的课题组,反复思考之后,他偏偏选了知名度相对没有那么高的渥太华大学和当时没出过耀眼成绩的微波光子学领域。


当时微波光子学概念已经被提出了十多年,但都是一些基础研究,一直没有太多实际应用。潘时龙比较看好这一方向,因为他意识到带宽已经成为微波发展的瓶颈,而把微波与光结合,可能是最好的解决途径。“通过分析,我认为之前微波光子学没有得到快速发展是因为这个领域的专业背景比较单一,而交叉学科的发展需要更复杂的学科背景,刚好我在清华期间打下了很扎实的基础,可以为这一领域的发展做点事情。”


说到基础扎实,潘时龙有充分的自信——在清华大学本科阶段,一般学分修满180左右就可以毕业,而潘时龙毕业时修了大概240个学分,而且大多数都是实实在在的核心专业课。“大一大二的时候,我的成绩比较一般,直到大二暑假进入实验室,我才意识到科研太有意思了。我决心要保研,而且要直博,那么就要选更多的专业课,把绩点拉高。”潘时龙告诉记者,当时清华的电子系有很多专业方向,他把几个专业的主要课程都学了一遍,最终顺利保研。


看似无心插柳的六十学分背后是远高于其他人的付出,而这种付出成了此后潘时龙在交叉学科大展拳脚的资本。


▲潘时龙形象照


“任性”的选择:加入航空航天人队伍

在潘时龙身上,有一些非常突出的特质:高智商、高效率,还有一个就是喜欢独辟蹊径。选择研究方向时,他很“任性”,博士后出站后选择就业高校时,他依旧“任性”。不过,这种“任性”其实是他清晰分析规划之后的选择。


潘时龙说,选择到南航工作最主要的原因就是看中了学校的航空航天背景。他向记者解释,一个新兴学科要发展成为一个产业,需要很长的过程,要打通产业的上下游链条,要通过产品迭代使成本不断降低,对于科研人员来说,这都是很难靠一己之力实现的。微波光子的应用在航空航天背景下最有希望实现,因为航空航天领域必须依赖微波系统,并且对增加微波带宽有非常迫切的需求:带宽变大了,意味着相关设备的体积重量功耗都可以降低,这在航空航天领域意义重大。他敏锐地意识到,航空航天与微波光子可以碰撞出火花,因此放弃了多个顶级985高校的offer,直奔南航。


另外,航空航天人的特质也打动了潘时龙。简单的一次面试,他就看到了航空航天人的严谨团结,对有能力的年轻人的认可。2010年10月,潘时龙一个人提着箱子来到南航,在那之前,南航的电子信息工程学院没有任何与“光”有关的专业,这意味着,他没有实验室、没有仪器、没有项目经费,完完全全从零开始。“当时好几个老师把自己的研究经费借给我,并且说,能还的就还,不能还就算了。我们这个研究方向必须借助高端硬件,如果最初没有这些老师的帮助,我就无法起步。”


“任性”地选择南航,潘时龙再一次证明了自己“眼光不错”。



热爱的魔力:给世界带来颠覆性技术


采访中,潘时龙兴致勃勃地向记者展示了他和团队近几年的研究成果,介绍这些时,他的神情里是纯粹的热爱与喜悦。他的效率似乎总比别人高,在清华时,他直博毕业只用了四年时间,在南航扎根后,八年的时间里他已经带着课题组做出了多项成果,课题组学生在各类重量级比赛中斩获的荣誉占据了实验室的一整面墙。


潘时龙团队的科研成果中,有一项离我们的生活非常近。近几年备受关注的汽车自动驾驶技术中,需要相机、激光雷达等光学成像装置充当“眼睛”,然而光学传感器容易受大雾、下雨、雾霾等恶劣天气的影响;微波雷达可以在恶劣天气使用,但传统微波雷达的精度很差,无法胜任“眼睛”的职能。潘时龙团队的宽带微波光子成像雷达,成功地突破了微波成像难题,在国际上首次通过实验论证了微波频段的小目标实时高精度视频成像。“未来的智能装置不仅能实现全天候工作,而且可以看到隐藏目标,比如突然从树丛中蹿出来的人、动物等。”


将微波与光结合,潘时龙团队的另一项颠覆性成果是我国首台超高精度光矢量分析仪。潘时龙介绍,超高精度光矢量分析仪就像“火眼金睛”,从家用光纤路由器到航天飞船等大量应用的光学器件领域都需要用到它。它可以对光器件的两个最关键指标——幅度响应和相位响应进行精确测量,从而在研发和应用中掌握其性能。潘时龙团队研究发现,国外光矢量分析仪采用“以光测光”的办法,费时费力而且精度不高,因此自主研发出“以电测光”的光矢量分析仪,把光信号转换为微波信号。课题组先后掌握了光频梳通道化技术、平衡光电探测技术和新型电光调制技术,基本攻克了相关的技术难点。该光矢量分析仪的第二代样机先后被中科院半导体所、江苏光扬光电等十余家单位试用;还帮助某海军单位实现了光纤干涉器的自动化测量,测量精度提高10倍,节省成本一半以上。在2017年4月举办的日内瓦国际发明展上,光矢量分析仪获得了该展会的最高奖项——特别金奖。



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文字:刘丽媛

编辑:朱亚运

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