本刊記者 張春壯

如果說半導體材料的應用是20世紀中最重要的技術突破，它推動了信息時代的發(fā)展，那么在20世紀末光子晶體的誕生，使人類如操縱電子那樣操縱光子成為可能。隨著1987年K.O.Hill等人首次發(fā)現了摻鍺光纖的光敏性和由此產生的光纖光柵以來，光纖發(fā)展與應用經歷了由理論到實際應用的大發(fā)展，特別是1999年，英國巴斯大學Cregan.R.F成功拉制出第一根在空氣纖芯中導光的空芯隙型光子晶體光纖，使光子晶體光纖在設計生產和實際應用中成為近20年來發(fā)展最吸引眼球、最具應用價值的新型材料之一，這是無數科學研究者的努力探索的結果，記述中國計量學院趙春柳教授的探索之旅，也許能展現這些研究者的研究歷程。

求學中的光纖研究之路

趙春柳1999年獲理學碩士學位，由于優(yōu)異的成績使她直升南開大學現代光學所“光電信息技術科學”教育部重點實驗室攻讀博士,在這里她有幸遇到在光電子學、光子學方面成就斐然的董孝義教授，豐富的專業(yè)知識、新穎的課題研究使她迷上了光子晶體研究，踏上了光子晶體光纖研究道路。2002年她獲得理學博士學位，其間因成績突出在2001年被學校作為優(yōu)秀學生公派到香港理工大學聯合培養(yǎng)，在香港理工大學開闊的學習空間里，她如饑似渴汲取前沿學科知識。海闊憑魚躍，天高任鳥飛，獨特的視野和耀眼的成績，使她在新加坡國家通信研究院選拔中勝出，2002年至2004年作為新加坡國家通信研究院光通信部門研究員，她從事光纖傳感、光纖光柵器件、光子晶體光纖、光纖激光器等研究。是種子總會發(fā)芽，是人才總能閃光，2004年趙春柳獲得香港理工大學博士后基金，在香港理工大學工程學院的召喚下，同年回到香港理工大學工程學院電機系擔任博士后研究員，從事光子晶體光纖等方面的應用研究。2008年她再次應邀到香港理工大學進行學術交流，深入研究聲波與微結構光纖的相互作用。2008年年底，趙春柳作為高層次引進人才被中國計量學院特聘為教授，現主要從事光子晶體光纖及其應用、光纖光柵及其應用、光纖傳感、光纖通信器件等相關領域研究。努力終結碩果，她在國內外重要學術期刊和會議發(fā)表論文40余篇，30余篇論文被SCI／EI／ISTP三大檢索收錄，邀請報告3篇。獲國家發(fā)明專利14項，實用新型專利20余項。曾擔任青年科學家論壇執(zhí)行主席，2009、2010年國際先進信息通信技術大會（ICAIT）技術委員會成員并主持和完成多項國家及省部級項目。

光子晶體光纖的新奇研究

光子晶體光纖又稱微結構光纖或多孔光纖，是近年來興起的一種新型硅玻璃光纖，因其獨特的光學特性和靈活設計而具有傳統(tǒng)光纖無法比擬的奇異特性。趙春柳以女性特有的敏銳，從獨特的視角對光子晶體光纖展開了研究，在研究中，她發(fā)現因部分灌入液體的空心光子帶隙光纖結構有很大的不對稱性，導致在光纖中傳輸的一個偏振模能量大量泄漏，而另一個正交偏振模在光纖中低損耗傳輸，從而實現良好的偏振效果。創(chuàng)新的沖動讓她對結構進行了優(yōu)化，并利用光子晶體光纖可填充的特點，首次使用商用光纖熔接機利用一種簡單錯位熔接技術，制作了一個部分灌入液體的空心光子帶隙光纖偏振器件，這種新穎的光纖偏振器件因體積小、損耗少、波長工作范圍廣等優(yōu)良性能而具有潛在應用價值，可在光器件的系統(tǒng)測試，無光源器件等很多領域使用。同時，這種新穎的光纖偏振器件還將在以偏振或者相位為主要檢測特征的光纖系統(tǒng)，如光纖陀螺、光纖電流傳感器、光纖水聽傳感以及相干光通信系統(tǒng)中發(fā)揮重要的作用。

“踏實工作是實現人生價值的最好選擇”這個理念滲透在趙春柳光纖研究的每個征程，每次創(chuàng)新都是她反復深入研究與論證的結果。因為能實現一些新奇的光纖光子器件，光子晶體光纖成為當前國際研究的熱點之一，趙春柳敏銳地將研究方向鎖定在光子晶體光纖及應用研究，她充分利用光子晶體光纖的奇異特性，將不同的光學效應與其結合，探索其中的相互關系，獲得傳統(tǒng)光纖器件無可比擬的特性。其中，她將光子晶體光纖與光纖環(huán)鏡結合，利用高雙折射光子晶體光纖的高雙折射和良好的溫度穩(wěn)定性，獲得了高穩(wěn)定的光纖干涉儀，其溫度穩(wěn)定性比傳統(tǒng)的光纖干涉儀提高了55倍。當將酒精灌入到高雙折射光子晶體光纖的空氣孔，將酒精灌入的高雙折射光子晶體光纖插入到光纖環(huán)鏡中時，所形成的光纖傳感器溫度靈敏度高達6.6nm/℃，是光纖布拉格光柵（FBG）的600多倍。

同時，她將光子晶體光纖與長周期光柵相結合，為探索其中相互關系，她首次通過引入色散因子，找到了引起光子晶體光纖長周期光柵特殊現象的根本原因，為優(yōu)化設計不同特性的長周期光柵提供了可靠的理論依據。在此工作的基礎上，她更進一步研究了空芯光子帶隙光纖長周期光柵，這種光柵結合了光子帶隙和模式耦合兩種效應。在研究中她針對空芯光子帶隙光纖長周期光柵的模式耦合的機理以及成柵機制等方面的問題，建立了理論模型，并成功利用CO2激光器在不同光子晶體光纖上制作了多種具有不同溫度和應力敏感特性的長周期光柵。

此外，她將光子晶體光纖與物質檢測相結合，充分利用光子晶體光纖的空氣孔，讓它們成為氣體、液體、原子、微粒子通道，實現對物質的檢測。當揮發(fā)性有機物進入空芯光子帶隙光纖的空氣孔時，由于揮發(fā)性物質對光有極強的瑞利散射效應，從而改變通過的光強，進而實現高靈敏、緊湊的揮發(fā)性有機物傳感器。當揮發(fā)性有機物進入高雙折射光子晶體光纖包層空氣孔時，則會極大地改變光纖的雙折射，使得由其構成的干涉儀波長迅速地移動，實現高靈敏檢測。通過詳細的理論分析，發(fā)現揮發(fā)有機物在高雙折射光子晶體光纖空氣孔內壁所形成的液化薄膜起到關鍵作用。這一系列成果將促進我國各種光纖光子器件在大型土木工程、電力、醫(yī)療等民用領域和航空航天航海等軍事領域的廣泛應用，她深入細致的研究也將為光子晶體光纖器件及傳感技術的實用化奠定堅實的理論與實驗基礎。

薪火相傳的育才情懷

如果說在學術研究中趙春柳如一棵大樹般堅韌、無畏，那么在育才傳承中她卻如春雨般低調充滿情愫與關懷，趙春柳認為治學是一件慢功夫的活，不但要有科學方法、嚴謹邏輯、縝密思維、豐富材料、大膽假設以及創(chuàng)新精神，更要有人為關懷、和諧氣氛，構筑導師與學生間友善、和諧、朝氣的研究環(huán)境利于學生主動從不同層面、不同視域吸收老師的長處和個性，與老師形成一種潛在的“默契”，這更能激發(fā)學生的智慧、靈感與沖勁，最終讓學生受益終身。如她學生畢業(yè)時所說“感謝我的導師趙春柳教授，從論文的選題、研究工作的進展及論文的完成都傾注了導師的細心指導，在學習上和生活上她給了我很大的幫助。趙老師以嚴謹的治學風格、淵博的學術知識、開闊眼界的思維、對待科研教育的認真負責、創(chuàng)新的態(tài)度，使我受益匪淺。同時趙老師積極樂觀的生活態(tài)度深深影響了我，無論在學術上還是生活上趙老師都是我今后學習的榜樣?！闭窃谶@種獨特的、富于女性溫婉的學習氣氛下她獲了累累碩果，她指導學生發(fā)表的多篇高水平論文在光學領域國際一流期刊Optics Letters上刊發(fā)，獲批專利20余項，有的研究成果還入選為“2011年中國光學重要成果及優(yōu)秀產品”。

與姚建銓院士在一起

作為人師，趙春柳始終把“立德樹人”作為教師職業(yè)的根本，她甘愿為人梯，為助推青年教師發(fā)展，作為學院青年教師導師，從教學、科研、為人等方面她耳提面命，指導青年教師逐步走上教學科研崗位，并因優(yōu)異成績獲國家自然科學基金資助。此外，她還積極為青年教師發(fā)展搭建平臺，推薦多名青年教師前往香港理工大學等國（境）外高校訪學進修、提升水平。她和風細雨、不吝惜的教育風范促進了團隊快速發(fā)展，目前僅她所在光纖傳感技術研究團隊成員近20名，并在2014年獲得了“浙江省工人先鋒號”稱號。