美国加州大学伯克利分校张翔教授应半导体所赵建华研究员邀请,于201661日来半导体所交流并在黄昆半导体科学技术论坛上作第281期报告。报告题目为“Parity-Time Symmetry Photonics: exploiting optical losses” 

  张翔教授系美国国家工程院院士、台湾中央研究院院士和中国科学院外籍院士,他担任美国加州大学伯克利分校Ernest Kuh讲座教授、劳伦斯伯克利国家实验室材料科学部主任、美国国家科学基金会纳米科学及工程研究中心主任。他在光学超颖材料方向的开创性研究被美国《时代周刊》列入2008年度全球十大科学发现之一。张翔教授曾多次获得学术大奖,如美国国家科学基金会杰出青年奖(CAREER Award)、弗瑞德卡弗里(Fred Kavli)杰出学者奖、菲茨罗伊(Fitzroy)金奖、尔斯理查德纪念奖(Charles Russ Richards Memorial Award)、马克斯玻恩奖(Max Born Award)和裘利斯史普林格奖(Julius Springer Prize) 

  张翔教授在报告中主要介绍了宇称-时间对称性在光子学中的应用。在激光应用中,对微腔共振模式的有效调控是最为关键的因素之一。然而,传统的微腔激光器往往包含很多共振模式,这些模式对有限增益的争夺导致了随机涨落和不稳定性等问题。张翔教授研究组另辟蹊径,利用宇称-时间对称性(Parity-time symmetry)破缺在周期调制的微环结构中实现了内禀的单模激光激射,为提高激光单色性等奠定了基础。此外,他们通过设计具有反厄米(Anti-Hermitian)光-物质相互作用的等离子体材料体系,利用金薄膜制作成等离子天线实现了纳米尺度的光谱仪,从实验上展示了耦合系数的虚部能在深亚波长尺度对光起到显著的调控作用。值得一提的是,这些天线的尺寸以及它们之间的距离可以做到十纳米量级,有望大幅度提高光学探测器如CCD等的像素。张翔教授还简要介绍了他们最近在二维材料方面的一系列创新性工作,如对MoS2单层材料边缘态的实验证实和首次实现电子谷自由度的电学调控(与半导体所赵建华团队的合作工作)。 

  来自中科院半导体所、物理所、微电子所和北京交通大学等研究所和高校的部分研究人员和学生130余人到场听取了报告。张翔教授的报告注重从基本物理原理出发对听众进行循循善诱,报告内容丰富,语言生动幽默,令人深受启发。报告结束后,听众就基础物理原理(如PT对称性对应的守恒量和反厄米哈密顿量的具体物理含义)与具体实验细节(如微环谐振腔的结构设计和数值模拟)方面向张翔教授请教并展开了争先恐后的热烈讨论。这次交流对进一步加强我所在凝聚态物理理论与实验研究方面的对外交流和合作起到了积极的促进作用。 

  最后,张翔教授还语重心长地鼓励在座的青年学者们:国内的理论和实验水平近些年已经得到了长足的进步,在很多方面完全不逊色甚至强于其他国家,希望青年学者能够珍惜国内良好的科研环境和实验平台,争取做出创新性的优秀成果。