◎ 本刊記者 馮翔慧

激光是繼核能、電腦、半導(dǎo)體之后，人類的又一重大發(fā)明。它從誕生起便被冠以“最快的刀”“最準(zhǔn)的尺”“最亮的光”之名?？梢哉f，激光是在有理論準(zhǔn)備和生產(chǎn)實(shí)踐迫切需要的背景下應(yīng)運(yùn)而生的。因此它一問世，就獲得了異乎尋常的飛快發(fā)展，不僅使古老的光學(xué)科學(xué)和光學(xué)技術(shù)獲得了新生，而且催生了一種全新光學(xué)技術(shù)手段——激光脈沖的出現(xiàn)。

激光脈沖指激光定向發(fā)光，大量光子集中在一個(gè)極小的時(shí)間范圍內(nèi)射出的現(xiàn)象。目前，激光脈沖技術(shù)持續(xù)發(fā)展，脈沖寬度已進(jìn)入超短飛秒甚至阿秒的時(shí)間尺度。我國一直十分重視發(fā)展此類激光技術(shù)的推進(jìn)。西安光學(xué)精密機(jī)械研究所（簡稱西安光機(jī)所）作為被國家賦予重任的業(yè)內(nèi)“領(lǐng)跑者”之一，不僅承建了我國早期設(shè)立的國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室之一，還在阿秒光源領(lǐng)域頗有建樹。依托于優(yōu)秀平臺，身為國家科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才的付玉喜對超快超短激光與阿秒光源的未來發(fā)展前景十分樂觀：“雖然我國在此研究領(lǐng)域的起步時(shí)間并不算早，但如今有這么多優(yōu)秀的同仁勠力同心，相關(guān)技術(shù)必將云程發(fā)軔、萬里可期?！?/p>

付玉喜，中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所研究員、博士生導(dǎo)師，現(xiàn)任阿秒科學(xué)與技術(shù)研究中心常務(wù)副主任、光子科學(xué)與技術(shù)部副部長。他始終心系“國家事”、肩扛“國家責(zé)”，面向國家重大需求，堅(jiān)持以源頭創(chuàng)新解決“卡脖子”難題，用科技自立自強(qiáng)的實(shí)際行動(dòng)詮釋青年科技工作者的初心使命，入選中國科學(xué)院穩(wěn)定支持基礎(chǔ)研究領(lǐng)域青年團(tuán)隊(duì)，獲中國科學(xué)院優(yōu)秀共產(chǎn)黨員等榮譽(yù)稱號。

行程萬里，熱愛如一

2001 年，同濟(jì)大學(xué)應(yīng)用物理專業(yè)實(shí)驗(yàn)課堂之上出現(xiàn)的“光鑷”這一知識點(diǎn)深深吸引著付玉喜，他直言自己能與光學(xué)研究結(jié)緣，完全是出于對它的好奇與向往。

光鑷的發(fā)明為人類研究微觀尺度里的相互作用、深入理解微觀世界提供了強(qiáng)有力的工具。因?yàn)樵谖⒂^尺度的研究中，除了“看得清”，還需要“摸得著”，而光鑷就是那只“摸得著”微觀粒子的“手”，它可以夾持住微粒并控制微粒的移動(dòng)與旋轉(zhuǎn)，非常適合應(yīng)用于有關(guān)生命科學(xué)的研究。當(dāng)此類概念還未清晰地根植于付玉喜腦海中時(shí)，他只是感慨于這種以光操控粒子的行為“簡直太神奇了”！從此，“激光”便在他腦海里打下了深深的烙印。

懷揣一顆求索之心，他前往中國科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所強(qiáng)場激光物理國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室攻讀了光學(xué)專業(yè)的博士研究生，從事光學(xué)領(lǐng)域中的前沿部分——超短脈沖激光技術(shù)與阿秒光源研究。

眾所周知，物質(zhì)是由原子、分子、電子等微觀粒子組成的。物質(zhì)的宏觀性質(zhì)往往取決于構(gòu)成它的微觀粒子種類、結(jié)構(gòu)及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。也就是說，當(dāng)微觀粒子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變，物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)便會隨之而改變。所以，要研究構(gòu)成物質(zhì)微觀粒子的動(dòng)力學(xué)行為，探索對這些動(dòng)力學(xué)行為進(jìn)行超高時(shí)間分辨率的測量和控制方法，才能實(shí)現(xiàn)對與之相關(guān)的物理、化學(xué)、生物等宏觀物性的理解、應(yīng)用和控制，這是當(dāng)今光學(xué)研究中重要的基礎(chǔ)內(nèi)容，也是“超快科學(xué)”存在的基本意義。

在程亞研究員與徐至展院士的共同指導(dǎo)下，付玉喜從博士階段起便開始參與到具體的研究項(xiàng)目之中。5 年的時(shí)間里，他出色完成了“飛秒激光成絲研究”“利用紅外飛秒光源開展高次諧波實(shí)驗(yàn)”：前者用簡單的相位板成功將飛秒激光在空氣中的成絲延長了幾倍之多，為飛秒激光遙感及飛秒激光傳輸提供了一定的理論基礎(chǔ)；后者成功證明了長波長激光驅(qū)動(dòng)光源更有利于產(chǎn)生高光子能量的諧波。除此之外，團(tuán)隊(duì)還齊心開發(fā)了“水窗”波段的軟X 射線光源，為推動(dòng)我國激光裝置向著“更快、更準(zhǔn)、更強(qiáng)”的目標(biāo)前進(jìn)提供了新的可能。

準(zhǔn)確識變，主動(dòng)求變

即便求學(xué)時(shí)所接觸的科研工作已經(jīng)足夠出色，但付玉喜對自己的要求還遠(yuǎn)未止步于此。在開展博士后研究工作前夕，他開始深刻審視自身仍存的知識局限及科研視野問題。經(jīng)過一番深思熟慮，在導(dǎo)師的推薦下，他決定前往日本理化學(xué)研究所（RIKEN）汲取經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步挖掘主研領(lǐng)域?qū)W問的深度。

初至陌生環(huán)境，總難免要克服許多困難，生活如是，科研也如是。在面對首個(gè)由他主持的大型科研項(xiàng)目“紅外飛秒光源開發(fā)及應(yīng)用”時(shí)，他直言自己當(dāng)初有些焦慮，“我真的是完全從頭開始摸索，中間有很多關(guān)鍵的技術(shù)問題亟待突破?！庇捎诩す庠谶h(yuǎn)距離傳播時(shí)，指向性會有不穩(wěn)定的情況產(chǎn)生，但所需設(shè)備需要進(jìn)行一些比較精細(xì)的電路修改，需要反反復(fù)復(fù)與工廠討論、溝通，要花費(fèi)不少時(shí)間，他心里不免有些焦急。意識到“急則生亂，靜方能致遠(yuǎn)”，他開始心無旁騖地投入接下來的工作中。

從一名“初出茅廬”的學(xué)子，成為獨(dú)當(dāng)一面、謀定而動(dòng)的研究員，付玉喜在日本整整耕耘了九年。在此期間，他研發(fā)并產(chǎn)生了高能量、高峰值功率的中紅外波段超短飛秒激光源，在國際上引起了廣泛關(guān)注與高度肯定，首次突破了100 毫焦、太瓦（TW，1TW=1012W）級別的超強(qiáng)中紅外飛秒光源。得益于此，付玉喜一舉奪得第二屆RIKEN 梅峰獎(jiǎng)和第13 屆大阪大學(xué)近藤獎(jiǎng)。

不僅如此，付玉喜團(tuán)隊(duì)還成功開發(fā)出了太瓦量級的波長更長的中紅外超短飛秒光源，且提供并演示了如何精確鎖定高能量（TW，PW量級）和低重復(fù)頻率（10Hz 或更低）光源載波包絡(luò)相位的方法。前者成果的學(xué)術(shù)論文被《應(yīng)用物理快報(bào)》評選為當(dāng)期“編輯精選”文章，并在媒體上進(jìn)行廣泛宣傳，相關(guān)工作被日本理化學(xué)研究所視作一項(xiàng)重要研究成果；后者則獲得現(xiàn)有報(bào)道中同類超強(qiáng)激光最穩(wěn)定的載波包絡(luò)相位，標(biāo)志著同類型研究的又一次進(jìn)階。

雖然在日本的研究成果頻出，但付玉喜早已下定決心跳出“舒適圈”，主動(dòng)求變，歸國發(fā)展。2019 年10 月，他正式加入中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所，為下一個(gè)科研課題調(diào)整狀態(tài)、做好準(zhǔn)備。

理想的坐標(biāo)有多么清晰，前進(jìn)的腳步就有多么堅(jiān)定。歸國3 年，付玉喜始終秉持“誠信科研、謙和為人”的態(tài)度，堅(jiān)守在我國現(xiàn)代光學(xué)產(chǎn)業(yè)的建設(shè)之中。目前，他利用高能量紅外飛秒光源產(chǎn)生了高亮度、小型化秒和阿秒軟X 射線等相干光源，利用高次諧波方法誕生出的軟X 射線相干光源比國際上已報(bào)道的結(jié)果強(qiáng)近2 個(gè)數(shù)量級以上，在對生命科學(xué)重要的“水窗波段”脈沖能量達(dá)到了幾個(gè)納焦耳。

行而不輟，未來可期

初心如磐踐使命，砥礪奮進(jìn)啟新程。在付玉喜的規(guī)劃中，下一步，他將目光聚焦在科研團(tuán)隊(duì)的建設(shè)工作上。圍繞西安光機(jī)所的特色學(xué)科建設(shè)，面向國際超快科學(xué)研究的前沿，付玉喜協(xié)助所里于2021 年5 月組建了阿秒科學(xué)與技術(shù)中心，并出任常務(wù)副主任一職。中心以阿秒科學(xué)與技術(shù)為牽引，開展新一代先進(jìn)超快激光技術(shù)和超快科學(xué)研究，致力于建設(shè)國際上最先進(jìn)的、以阿秒時(shí)間分辨為突出特點(diǎn)的超快科學(xué)與技術(shù)研究高地，支撐研究所打造國際一流水平的超快學(xué)科方向。未來，根據(jù)使命定位和發(fā)展規(guī)劃，中心將打造一支國際化的高水平固定研究人員隊(duì)伍。

面對隊(duì)伍建設(shè)與人才培養(yǎng)工作，付玉喜堅(jiān)信團(tuán)隊(duì)永遠(yuǎn)是科研項(xiàng)目的基石。2020 年與2022 年，他在各方支持下，相繼推動(dòng)召開了第四屆、第五屆光學(xué)青年科學(xué)家論壇，旨在為所有“年輕且聰明的大腦”提供交流、展示的平臺。目前，他帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)已將阿秒技術(shù)應(yīng)用于原子、分子、納米體系甚至固體中超快電子運(yùn)動(dòng)的測量和調(diào)控研究，為諸多潛在應(yīng)用提供了可能性。未來，他表示將繼續(xù)秉持初心，和“光”同塵，與“時(shí)”偕行。