提到石墨烯很多人可能不熟悉，這是一種目前自然界最薄、強度最高的材料，斷裂強度比最好的鋼材還要高200倍。是最有潛力的應用是成為硅的替代品，因此有人稱之為黑色黃金。
6月12日，《自然》在線刊發了電子科技大學的最新研究論文《基於石墨烯-氮化硅諧振腔的電光可調光頻率梳》。論文第一作者兼通訊作者為電子科技大學光纖傳感與通信教育部重點實驗室青年教師姚佰承，其博士生導師饒雲江教授為共同作者，電子科技大學為通訊作者單位。這也是電子科技大學首次在《自然》正刊上發表研究成果。
這篇論文“牛”在哪兒？
在信息爆炸的時代，每天都有海量數據被遍佈全球各地的設備發送和接收。如何確保這些數據流準確而有序地到達？光頻梳技術的問世，讓激光授時的精度和可靠性得到了質的提升，也為解決這一問題提供了新路徑。
作為摘得諾貝爾物理學獎的技術，光頻梳被稱為“萬能時鐘”，因在頻域上具有相等頻率間隔的光學序列，形似均勻間隔的梳子而得名，其諧振頻率能達到上百GHz乃至THz，理論上數億年才會出現一秒誤差，已成為當代信息器件和系統的基石之一，是精確制導、航空航天、信號處理、量子計算等領域的核心器件，也是未來信息網絡發展不可缺少的關鍵技術。
作為一項複雜的系統工程和最前沿的研究領域，光頻梳研究涉及到先進材料製備、微納米加工、激光激發和調控等環節，美國和歐洲的頂級研究機構一直是其中的引領者。但目前現有的光頻梳設備幾乎都受限於它的核心部件——諧振腔。諧振腔一經制成，一般不可調控，這在一定程度上限制了光頻梳的普及，使它的實用價值大打折扣。
然而，電子科技大學科研工作者們和美國加州大學洛杉磯分校（UCLA）、英國劍橋大學和新加坡微電子研究院的合作者們通力合作，攻克了這一難題。《基於石墨烯-氮化硅諧振腔的電光可調頻率梳》這篇論文通過諧振腔集成單晶石墨烯半導體異質結，實現了光頻梳的大範圍可調，並展示了豐富的多孤子態輸出。
論文背後的故事
在美國建一支中國科研隊伍
從本科到博士，姚佰承均就讀於電子科技大學A+學科——信息與通信工程，師從光纖傳感領域著名學者、首批長江學者、IEEE/OSA/SPIE Fellow饒雲江教授。2015年，在國家留學基金委全額獎學金和“光纖傳感與通信”創新引智基地111計劃資助下，姚佰承作為國家公派聯合培養博士，帶著電子科技大學的合作方案，前往美國加州大學洛杉磯分校（UCLA）開展學習研究，師從光子學領域著名學者、OSA Fellow、華裔科學家C.W.Wong教授。“石墨烯和光頻梳本身都是諾獎成果，石墨烯可調，光頻梳穩定，一動一靜，二者結合，開出新花。”姚佰承這樣介紹自己的創意，“我們做的就是讓1+1>2。”
姚佰承在美國的研究之路並不是從一開始就一帆風順，在Wong教授的支持下，姚佰承得到了UCLA材料化學和微加工權威科學家、華裔教授段鑲鋒課題組的大力支持。隨後，姚佰承以超越年齡的領導力與推進力，在美國大學裡，撮合起了一支中國人作為絕對主力的科研隊伍：4名論文共同第一作者，3人來自中國。除了姚佰承，還有來自中國臺灣的黃書偉博士和畢業於浙江大學的劉淵博士。
跨越12個時區，與競爭者賽跑
孤子，是一種沿著空間傳輸永不變形的脈衝，具有極高的穩定性，極具研究價值。在諧振腔中，展現一種孤子態已經實屬不易，要同時展現多個孤子狀態，還要論證其控制機理，難度極大。《自然》的評述表示，“我們知道尋求可控孤子狀態非常困難，但《自然》作為最好的期刊，當然希望報道最非凡的成果。”
收到《自然》意見時，姚佰承已經在英國劍橋大學擔任博士後研究員，參與研究的原班人馬也已大多離開UCLA，論文第一稿的四位共同第一作者甚至分散在了中美英三個國家，短時間內完成這一挑戰，似乎已經不太可能。
但面對這樣一個重要的機會，全世界的競爭者讓他們難以喘息。此時，劍橋大學、都靈大學聯合課題組也正在向可調光頻梳激光發起衝擊；瑞士聯邦理工學院和美國加州理工學院，在諧振腔上集成了類似於石墨烯的硒化鎢，也進展神速。
從推導可調光頻梳的演化過程，製備原子級精度的單晶石墨烯器件，到測量複雜的孤子分佈，最終，可控的多孤子輸出像彩色畫卷一樣呈現在研究者面前，從圖靈態到混沌態，再到孤子態，以及全新的孤子晶體狀態，光頻梳的演化過程完整而清晰，前所未有的多樣性讓人印象深刻。其重頻從90GHz覆蓋到1.3THz，可同時輸出數個光譜信號，可以說是目前世界上最靈活的時間標尺源。
不忘貢獻祖國初心，科學才能方得始終
在《自然》正刊上發表論文之前，饒雲江教授課題組聯合電子科技大學電子薄膜與集成器件國家重點實驗室陳遠富教授團隊，已經在石墨烯光纖光學方向耕耘了八年。這一立足於電子科技大學“信息與通信工程”和“電子科學與技術”雙A+學科的強強聯合，已經在《自然·光子學》、《納米快報》等國際頂級期刊和OFS、CLEO等頂級會議上發表了40多篇論文，並保持著發展勢頭。“這當然是一個厚積薄發的過程”，饒雲江說：“八年奮戰，越來越強，《自然》正刊論文剛好是登頂之作”。
“作為成電培養的學生，能做出這點成績，得益於國家科技水平的進步、學校的支持和導師的指導，更離不開國際化的團隊合作”。他希望這些成果“能夠吸引更多中國年輕人對光信息科學產生更大的興趣，這才是好事情”。同時，這項研究目前取得的成果在他眼裡也談不上完美，“還有很多值得探索的地方，我們希望能再接再厲，把這項工作的潛力繼續挖掘出來。”
在科研的路上，電子科技大學的科研工作者們從未停止腳步，他們“求真求實，大氣大為”，銳意創新，服務於國家和社會，期待他們做出更好的科研成果！
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