李煒?受訪者供圖2020年底，31歲的李煒結(jié)束了在美國(guó)近10年的求學(xué)和工作，加入中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所（以下簡(jiǎn)稱長(zhǎng)春光機(jī)所），并出任微納光子學(xué)與材料國(guó)際實(shí)驗(yàn)室主任。該實(shí)驗(yàn)室是吉林省3家國(guó)際科技合作重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室之一。近日，李煒領(lǐng)銜的研究團(tuán)隊(duì)在高維光場(chǎng)探測(cè)領(lǐng)域取得的突破性研究成果發(fā)表于《自然》，長(zhǎng)春光機(jī)所是相關(guān)工作的第一完成單位。這是該所成立72年來(lái)首次在《自然》發(fā)表論文，實(shí)現(xiàn)了“零”的突破?！拔覀?cè)趪?guó)際上首次利用單個(gè)器件、單次測(cè)量，獲得了高維光場(chǎng)的光譜、偏振、光強(qiáng)等信息?！崩顭樃嬖V《中國(guó)科學(xué)報(bào)》。近年來(lái)，李煒帶領(lǐng)著一個(gè)年輕的科研團(tuán)隊(duì)，既在基礎(chǔ)研究領(lǐng)域開(kāi)展前沿探索，又不斷嘗試解決應(yīng)用難題。光學(xué)領(lǐng)域研究很少登上《自然》“《自然》每年會(huì)發(fā)表很多不同研究領(lǐng)域的高水平論文，但光學(xué)領(lǐng)域的論文非常少。這次研究成果能夠發(fā)表，我們感到非常振奮?！崩顭樥f(shuō)。據(jù)了解，李煒等人研究的光場(chǎng)不僅包括日常生活中可以感受到的光的強(qiáng)度，還包括光譜、相位、偏振等多維度信息。李煒表示：“通過(guò)對(duì)光場(chǎng)傳輸?shù)睦斫夂驼{(diào)控，我們可以實(shí)現(xiàn)對(duì)光的精細(xì)操控，并獲得更豐富的光學(xué)信息。”“由于探測(cè)器件維度相對(duì)受限，過(guò)去對(duì)光場(chǎng)的研究往往只能探測(cè)單一的光譜、偏振、強(qiáng)度等信息。如果要考慮復(fù)雜和混合的狀態(tài)，就只能采用多個(gè)探測(cè)器或者進(jìn)行多次測(cè)量?！崩顭樥f(shuō)，“我們的研究?jī)H需單個(gè)器件，就能將高維光場(chǎng)信息全部映射到單次測(cè)量成像結(jié)果中，并通過(guò)深度學(xué)習(xí)方法解碼偏振和光譜信息，最終實(shí)現(xiàn)高維光場(chǎng)信息的探測(cè)。”李煒?lè)Q，研究最主要的亮點(diǎn)是發(fā)現(xiàn)了光學(xué)基本原理背后的隱藏信息。研究利用光學(xué)界面的空間色散和頻率色散特性，在波矢空間對(duì)偏振和光譜響應(yīng)進(jìn)行調(diào)控，通過(guò)簡(jiǎn)單的光學(xué)元器件和成熟的鍍膜技術(shù)實(shí)現(xiàn)了對(duì)復(fù)雜高維光場(chǎng)的探測(cè)。“這項(xiàng)研究不需要新奇的材料和精細(xì)的微納加工?！崩顭樥f(shuō)，“只用大學(xué)課本中的知識(shí)，我們就找到了解決如此復(fù)雜高維問(wèn)題的‘鑰匙’，也許這就是‘大道至簡(jiǎn)’的魅力?！笨紤]到這項(xiàng)研究可能會(huì)給多領(lǐng)域帶來(lái)重要影響，李煒等人決定向《自然》投稿。“3位評(píng)審專家對(duì)研究的創(chuàng)新性都給予了高度評(píng)價(jià)，其中有評(píng)審專家認(rèn)為研究‘填補(bǔ)了領(lǐng)域的空白’，這也是論文順利發(fā)表的重要因素?！崩顭樃嬖V《中國(guó)科學(xué)報(bào)》。從“零”開(kāi)始的突破“有別于之前的研究，探測(cè)高維光場(chǎng)信息是我回國(guó)后進(jìn)行的一個(gè)新探索。從開(kāi)始研究到論文發(fā)表，歷時(shí)近3年，投稿的過(guò)程很順利。”李煒說(shuō)，“長(zhǎng)春光機(jī)所之前沒(méi)有相關(guān)研究基礎(chǔ)，我們從‘零’開(kāi)始，搭建平臺(tái)、購(gòu)買設(shè)備、培養(yǎng)學(xué)生、建設(shè)團(tuán)隊(duì)，終于迎來(lái)收獲?！闭劶盀槭裁纯梢栽诙虝r(shí)間內(nèi)取得重大突破，李煒表示，最重要的是團(tuán)隊(duì)成員的共同努力。3年的攻關(guān)是對(duì)團(tuán)隊(duì)意志力的考驗(yàn)，其間歷經(jīng)新冠疫情，團(tuán)隊(duì)多名成員依然堅(jiān)守在實(shí)驗(yàn)室。今年春節(jié)假期，團(tuán)隊(duì)成員放棄了和家人團(tuán)聚的機(jī)會(huì)，在實(shí)驗(yàn)室里高效完成了補(bǔ)充實(shí)驗(yàn)和論文修改。他透露，團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在研制的元器件將進(jìn)一步擴(kuò)大光學(xué)參數(shù)的探測(cè)范圍，實(shí)現(xiàn)超寬帶和高分辨率探測(cè)，進(jìn)而服務(wù)遙感探測(cè)、分子藥物探測(cè)等領(lǐng)域。李煒說(shuō)，在外人眼中，長(zhǎng)春光機(jī)所以大工程攻關(guān)見(jiàn)長(zhǎng)。第一臺(tái)紅寶石激光器、第一臺(tái)單反照相機(jī)、第一臺(tái)大型電影經(jīng)緯儀……長(zhǎng)春光機(jī)所是新中國(guó)在光學(xué)領(lǐng)域建立的第一個(gè)研究所，也是中國(guó)光學(xué)的搖籃。在王大珩、徐敘瑢等老一輩科學(xué)家的帶領(lǐng)下，長(zhǎng)春光機(jī)所不僅創(chuàng)造了十多項(xiàng)“中國(guó)第一”，還先后參加了“兩彈一星”“載人航天工程”等多項(xiàng)國(guó)家重大工程項(xiàng)目。李煒表示，這些年來(lái)，隨著研究布局的調(diào)整以及青年人才的不斷加入，長(zhǎng)春光機(jī)所在基礎(chǔ)研究領(lǐng)域取得了很多成績(jī)，并實(shí)現(xiàn)了“零”的突破。既開(kāi)展前沿探索，又解決應(yīng)用難題李煒的本科專業(yè)是熱能與動(dòng)力工程。在學(xué)習(xí)過(guò)程中，他對(duì)光產(chǎn)生了濃厚興趣，并決定在本科畢業(yè)后，轉(zhuǎn)而攻讀光學(xué)相關(guān)的博士學(xué)位。2011年，李煒從哈爾濱工業(yè)大學(xué)本科畢業(yè)后，先后在美國(guó)范德堡大學(xué)和斯坦福大學(xué)完成博士學(xué)業(yè)和博士后研究工作?；貒?guó)前，李煒已經(jīng)拿到國(guó)外多所名校教職的錄取通知。當(dāng)被問(wèn)及為什么選擇長(zhǎng)春光機(jī)所時(shí)，他說(shuō)：“長(zhǎng)春光機(jī)所可以提供不輸國(guó)外的一流研究平臺(tái)和發(fā)展空間，而且我一直向往能回國(guó)做一些實(shí)事?！痹陂L(zhǎng)春光機(jī)所，李煒團(tuán)隊(duì)的另一主要研究方向是熱輻射調(diào)控，得益于他之前的光學(xué)和熱學(xué)研究背景，相關(guān)研究在國(guó)際上擁有了一定知名度。加入長(zhǎng)春光機(jī)所后，李煒帶領(lǐng)科研團(tuán)隊(duì)大展拳腳，一邊探索最前沿的基礎(chǔ)研究，一邊嘗試解決產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用需求問(wèn)題?！扒罢咦非髣?chuàng)新性和極限，后者追求可靠性和穩(wěn)定?！痹诶顭樋磥?lái)，基礎(chǔ)研究和應(yīng)用需求看似相距甚遠(yuǎn)，“但其中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的內(nèi)核是相通的”。“研究是開(kāi)放的，合作也是開(kāi)放的。”李煒介紹，自己擔(dān)任微納光子學(xué)與材料國(guó)際實(shí)驗(yàn)室主任以來(lái)，從美、日、法等國(guó)引進(jìn)了多位高水平的科研人員，并推動(dòng)實(shí)驗(yàn)室與國(guó)內(nèi)外頂尖高校、研究機(jī)構(gòu)開(kāi)展學(xué)術(shù)交流與合作。如今，實(shí)驗(yàn)室會(huì)聚了世界各地的科研學(xué)者，外籍科研人員約占1/5。李煒希望不同國(guó)籍、不同學(xué)術(shù)背景的科研人員優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、形成合力，做出可以在科學(xué)領(lǐng)域產(chǎn)生重要影響的成果。相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1038/s41586-024-07398-w（原載于《中國(guó)科學(xué)報(bào)》?2024-07-03?第1版?要聞）