清華大學電子工程系教授羅毅近幾年來的研究重點是分布反饋半導體激光器、單片光子集成器件以及基于氮化鎵(GaN)材料的藍綠光器件。他是國際公認的優秀光源增益耦合DFB激光器的開創者之一,也是國內最早從事DFB激光器與電吸收調制器單片集成研究的科學家。
目前,作為博導,他已經培養了幾十位博士生,他的學生遍及各大企業、科研院所、投資銀行等單位。他指導過的博士生有7位留在他的集成光電子學國家重點聯合實驗室工作。
理想在清華起航
談起自己的經歷,羅毅認為考入清華和去日本留學決定了他的人生走向。
1978年,羅毅作為恢復高考后的第一屆應屆生考入清華,擁有了一份寶貴的學習機會。那時的高考,從某種意義上看考察的是考生的綜合素質,只有綜合能力強而不是靠死讀書應付考試的學生才能考上大學。羅毅憑借扎實的基礎和較強的綜合運用知識的能力,以438的分數考入清華大學電子工程系電真空專業,從屬于目前物理電子學學科。但是后來他主要從事光電子學領域的研究工作。
由于當時“文革”剛結束,大學里的科研教學經過一段時期的停頓,正處于重新建立新秩序的時候。用羅毅的話講,那時大學生們“思想比較混亂,卻是積極向上的”。他認為“清華是一個給人學問又給人理想的地方”。
羅毅在清華讀書時,既保持了優異的學習成績,又積極參加學校的各種活動,大五時擔任了電子工程系團委書記。“如果我不出國留學,可能我就不走業務的路了。出國留學在某種意義上,讓我專心做研究、培養人。”
因留學熱愛科研
去日本留學,是羅毅人生路上的又一個轉折。大五臨近畢業時,羅毅準備報考本校研究生,想以后留校工作。恰巧那時清華電子工程系有3個留學名額,其中有兩個是去日本的,讓學生自愿填報。對未來并沒考慮清楚、也不太關心出國的羅毅,填志愿時隨手填上了出國一項,最終憑借優異的學習成績以及在校期間的良好表現被選派到東京大學電子工程系留學。
日本一直處于電子工程學領域的領先地位。羅毅認為,能去日本留學“是一種機會,也是一種幸運”。他說自己讀大學時并沒有明確的學習目的,真正喜歡上科研還是去日本后。
當時在日本學習壓力很大,因為目睹了我國與日本的巨大差距,考慮到國家將他們送出國去學習很不容易,羅毅堅定了一定要學好、學成回國報效祖國的信念。他說:“那時好好學習不是出于對科研的熱愛,而是出于對祖國的熱愛。”他在這種奮斗的過程中漸漸學有所成,越發有信心、有興趣做科學探索,進而才喜歡上了科學研究。
在羅毅看來,一個人對一個學科的熱愛不是與生俱來的,而是后天培養的。他也以自己的親身經歷鼓勵學生,培養他們對科研的熱愛。
1987年,羅毅憑借在光柵形狀和級數方面的研究成果獲得東京大學工學碩士學位,接著他又與導師一起向半導體激光器科學技術的世界高峰挑戰,率先開始了“增益耦合型分布反饋式半導體激光器”研究。他的研究有很多方面具有開創性意義。他留學期間發表論文50余篇,其中在權威性雜志上發表論文12篇。貝爾實驗室、德國西門子公司、比利時Gent大學、日本東京工業大學等科研和開發機構都引用了他的研究成果。
努力促進國家戰略性新興產業的發展
1992年4月,在日本學習和工作了近8年的羅毅,和剛剛完成博士論文答辯的妻子一起回到母校清華大學,在自己的科研領域發起了新的攀登。
20世紀80年代后期、90年代初期,GaN基藍綠光LED開始在市場上出現。耐用、亮度高的特點使它在交通信號燈、汽車尾燈、大屏幕顯示屏等方面一顯身手。但GaN基LED的大部分ZL技術掌握在日亞等少數大公司手中,廣闊的國際市場已經被日本等國家占領。我國的技術水平發展雖快,但與國際水平相比卻仍有一定差距。
半導體照明亦稱固態照明,是一種基于半導體發光二極管新型光源的固態照明。發光二極管(LED)誕生于20世紀60年代初,具有結構簡單、體積小、重量輕、耗能少、響應速度快、抗震性能好、使用方便等優點,在光電系統中應用極為普遍。從原理上講,在同樣照度下,LED燈的電能消耗和壽命和白熾燈、日光燈比都有明顯的優勢。
從1998年起,羅毅就開始關注發光二極管的發展動向,對相關技術進行了研究,并在1999年與山東某公司結成了合作關系,共同研發LED技術。此時,國內已有幾家高校和科研機構對LED技術進行了研究,但清華大學在這個領域還是一片空白。加入這一領域不僅是對新興學科的探索,也是促進國家技術發展、完善清華大學學科建設的一種努力。
然而,研究過程中卻遇到了很多困難,由于國外在這個領域領先,課題組首先要學習別人的先進技術,在追趕的過程中還要創新,同時做這樣一個項目有巨大的風險。羅毅當時就對學校說:如果不成功,我們要賠錢給企業,大不了我們再重新寫一篇博士論文。他當時就以這樣的心態進入該領域的。
羅毅認定了這項研究的巨大價值:照明用電占整個社會用電量的12%~20%,如果照明能夠節能,就意味著能為國家節能減排作出貢獻。另外,LED燈能提供一種新的照明方式,在某種程度上可能改變我們國家的照明質量。從這種意義上說,這是一個嶄新的、又比較有前途的學科領域。
還沒有進入研究,課題組就遇到了研究經費與昂貴的研究設備之間的矛盾。為節約經費,羅毅開始了艱辛的談判歷程。2000年春節前后,他在北京、上海、西安之間穿梭,終于以別人買一臺設備的價格買下了四臺設備。協議草簽的那個晚上,當漫長的“拉鋸戰”畫上一個圓滿句號的時候,已經是凌晨兩點。
設備運至清華,面對高大的集裝箱,需要解決的第一個問題就是如何將它們放置到實驗室中。有些LED設備的包裝箱要比實驗室的樓層間距高。開始只能傾斜著沿樓梯向上推,后來卸掉房間窗戶用吊車向室內搬運。每臺設備的重量幾乎都在1噸以上,稍不留神就可能出現人身危險。當設備安裝人員發現所有設備都是羅毅帶領學生們自己搬運時,大家都非常吃驚。
設備到位后,課題組開始正式運轉,并在短短3個月的時間里完成了與企業簽訂的研發目標。近些年來他的團隊在半導體照明領域獲得中國發明ZL授權11項,另有十余項尚在審查階段,發表SCI收錄論文30余篇。ZL成果轉化獲得了1500余萬元收益,成果在合作企業產業化獲得了5億元以上的經濟效益和巨大的節能減排效益。
嚴保安全 創新不斷
羅毅非常強調學生的動手能力,不允許學生只在電腦上進行理論計算。盡管半導體光電子器件的制作本身需要大量實驗工作,他的要求也并沒有降低,但實驗結果還是要多次重復才算有效。他們的研究還有一個難以想象的地方:雖然LED光源節能環保,但其實驗室研制卻充滿了危險。羅毅課題組的LED實驗室里化學物質品種繁多,為確保在完成大量實驗前提下人與設備的安全,羅毅制定了嚴格的實驗制度,要求實驗人員一絲不茍。
羅毅介紹:“我剛回國的時候,很多人對此不理解,認為我們要求過分嚴格。其實如果不這么要求,短期內可能也不會出重大傷亡事故,但這不意味將來不出事。我們的工作有一定的危險性,但只要知道它的規律就不怕。怕的是你不了解它,或者不按照科學的規律去處理它。所以我們首先會告訴學生這些科學規律,然后要求他們必須嚴格按照操作流程去操作。”
羅毅指導的博士生李洪濤,畢業后留在實驗室工作。他說:“羅毅老師要求非常嚴格,對人體危害比較大的實驗材料都鎖起來,上兩把鎖,由兩名老師共同負責,發生問題也有一些急救措施。我們有的設備二十幾年了,還能用,每個學生做實驗之前老師要考核。我剛來讀博士的前半年時間就只是看師兄做實驗,而不能碰儀器。”
很多剛進實驗室的研究生不能很快適應,時常患得患失。羅毅就把自己在日本留學時的故事講給學生們聽,幫助學生們盡快適應并逐漸熱愛自己的專業。
羅毅認為,作為研究生導師,最重要的就是要培養學生的創新精神,讓學生從自己身上感受到對科研的熱愛和鉆研精神。“老師給學生在業務上指導是一方面,給他戰勝困難的勇氣和力量也是我們要做的。”羅毅說。
李洪濤說:“羅老師要求相當嚴格,每天早8點上班,晚上6點下班,但一有課題就不知工作到幾點了,在這兒工作確實很累,但是非常愉快。羅老師看事情非常敏銳,對基本概念掌握得比較牢,有些事情想不通他會不停地問你。他會把握主體方向,知道對不對、該不該做。我們每個學期有一個整個實驗室的會議,有時會拉出去開,平時會有一些小會交流。羅老師對學生和對老師的培養,主要是科研態度,把握大的方向,讓我們受益匪淺。”
羅毅特別強調創新的重要意義。他談到,多年來進行科研,且一直有動力,源于國家、企業有需求,取得的新發現能對世界產生一定影響、為國家贏得一定聲譽,而不斷的成功則會帶來更大的希望和樂趣。羅毅認為,創新是成功的根本,有創新才有機會生存。
喜歡誠實、勤奮又聰明的學生
羅毅不僅一直保持科研的熱情,同時非常熱愛教學。他表示自己喜歡誠實、勤奮、聰明的學生,這里有嚴格的先后順序,只有聰明是不行的。
李洪濤也提到,羅老師留人的標準是“品性第一”。
身為清華大學的教師,又在國外一些大學學習、工作過,羅毅對如何建成一流大學有自己的思考。他認為,建設一流大學最重要的還是氛圍、體制,如果每位教師都有發自內心的自豪感、真正成為學校的中心,學校很容易成為一流大學。“一流大學首先要有一流的學術環境,能給社會提供先進的理念、文化以及人才培養的理想,第二還要有心胸和氣魄。”他自己就盡可能給研究生好的影響,包括如何對待研究、如何面對困難等。
羅毅幾乎將全部身心都放在事業上,但他不覺得家庭與事業之間有什么矛盾,而可以將兩件事都處理好。他妻子與他都是從日本留學回國的,互相之間很理解,共同承擔家務事。他自己擅長“整合資源”,包括請保姆、帶小孩等,不忙的時候還會動手做飯,最拿手的是咖喱飯和海鮮炒飯。
年逾50,羅毅覺得鍛煉身體很重要,平時“除了工作,就是鍛煉和休息”。他希望通過合理的安排,最充分地發揮自己的價值。
羅毅,工學博士,清華大學電子工程系教授。1983年畢業于清華大學無線電電子學系電子物理與激光專業,分別于1987年和1990年在日本國東京大學工學部電子工學科獲工學碩士與博士學位,1990年4月~1992年3月在日本國光計測技術開發株式會社中央研究所任研究員。1992年4月回國,同年因學術成就突出被破格提拔為清華大學電子工程系教授,1995年晉升為博士生導師,1997年起擔任集成光電子學國家重點聯合實驗室主任、清華大學實驗區主任。1996~1998年曾擔任國際電機電子工程師學會主辦的量子電子學雜志編委(Associate Editor of IEEE Journal of Quantum Electronics,1996-1998),現為Japanese Journal of Applied Physics和美國光學學會刊物Journal of Lightwave Technology的編委,教育部長江特聘教授。
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