罗毅:培养年轻人对科研的热爱

2011-4-11 09:07 来源: 科学时报
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  清华大学电子工程系教授罗毅近几年来的研究重点是分布反馈半导体激光器、单片光子集成器件以及基于氮化镓(GaN)材料的蓝绿光器件。他是国际公认的优秀光源增益耦合DFB激光器的开创者之一,也是国内最早从事DFB激光器与电吸收调制器单片集成研究的科学家。

  目前,作为博导,他已经培养了几十位博士生,他的学生遍及各大企业、科研院所、投资银行等单位。他指导过的博士生有7位留在他的集成光电子学国家重点联合实验室工作。

  理想在清华起航

  谈起自己的经历,罗毅认为考入清华和去日本留学决定了他的人生走向。

  1978年,罗毅作为恢复高考后的第一届应届生考入清华,拥有了一份宝贵的学习机会。那时的高考,从某种意义上看考察的是考生的综合素质,只有综合能力强而不是靠死读书应付考试的学生才能考上大学。罗毅凭借扎实的基础和较强的综合运用知识的能力,以438的分数考入清华大学电子工程系电真空专业,从属于目前物理电子学学科。但是后来他主要从事光电子学领域的研究工作。

  由于当时“文革”刚结束,大学里的科研教学经过一段时期的停顿,正处于重新建立新秩序的时候。用罗毅的话讲,那时大学生们“思想比较混乱,却是积极向上的”。他认为“清华是一个给人学问又给人理想的地方”。

  罗毅在清华读书时,既保持了优异的学习成绩,又积极参加学校的各种活动,大五时担任了电子工程系团委书记。“如果我不出国留学,可能我就不走业务的路了。出国留学在某种意义上,让我专心做研究、培养人。”

  因留学热爱科研

  去日本留学,是罗毅人生路上的又一个转折。大五临近毕业时,罗毅准备报考本校研究生,想以后留校工作。恰巧那时清华电子工程系有3个留学名额,其中有两个是去日本的,让学生自愿填报。对未来并没考虑清楚、也不太关心出国的罗毅,填志愿时随手填上了出国一项,最终凭借优异的学习成绩以及在校期间的良好表现被选派到东京大学电子工程系留学。

  日本一直处于电子工程学领域的领先地位。罗毅认为,能去日本留学“是一种机会,也是一种幸运”。他说自己读大学时并没有明确的学习目的,真正喜欢上科研还是去日本后。

  当时在日本学习压力很大,因为目睹了我国与日本的巨大差距,考虑到国家将他们送出国去学习很不容易,罗毅坚定了一定要学好、学成回国报效祖国的信念。他说:“那时好好学习不是出于对科研的热爱,而是出于对祖国的热爱。”他在这种奋斗的过程中渐渐学有所成,越发有信心、有兴趣做科学探索,进而才喜欢上了科学研究。

  在罗毅看来,一个人对一个学科的热爱不是与生俱来的,而是后天培养的。他也以自己的亲身经历鼓励学生,培养他们对科研的热爱。

  1987年,罗毅凭借在光栅形状和级数方面的研究成果获得东京大学工学硕士学位,接着他又与导师一起向半导体激光器科学技术的世界高峰挑战,率先开始了“增益耦合型分布反馈式半导体激光器”研究。他的研究有很多方面具有开创性意义。他留学期间发表论文50余篇,其中在权威性杂志上发表论文12篇。贝尔实验室、德国西门子公司、比利时Gent大学、日本东京工业大学等科研和开发机构都引用了他的研究成果。

  努力促进国家战略性新兴产业的发展

  1992年4月,在日本学习和工作了近8年的罗毅,和刚刚完成博士论文答辩的妻子一起回到母校清华大学,在自己的科研领域发起了新的攀登。

  20世纪80年代后期、90年代初期,GaN基蓝绿光LED开始在市场上出现。耐用、亮度高的特点使它在交通信号灯、汽车尾灯、大屏幕显示屏等方面一显身手。但GaN基LED的大部分专利技术掌握在日亚等少数大公司手中,广阔的国际市场已经被日本等国家占领。我国的技术水平发展虽快,但与国际水平相比却仍有一定差距。

  半导体照明亦称固态照明,是一种基于半导体发光二极管新型光源的固态照明。发光二极管(LED)诞生于20世纪60年代初,具有结构简单、体积小、重量轻、耗能少、响应速度快、抗震性能好、使用方便等优点,在光电系统中应用极为普遍。从原理上讲,在同样照度下,LED灯的电能消耗和寿命和白炽灯、日光灯比都有明显的优势。

  从1998年起,罗毅就开始关注发光二极管的发展动向,对相关技术进行了研究,并在1999年与山东某公司结成了合作关系,共同研发LED技术。此时,国内已有几家高校和科研机构对LED技术进行了研究,但清华大学在这个领域还是一片空白。加入这一领域不仅是对新兴学科的探索,也是促进国家技术发展、完善清华大学学科建设的一种努力。

  然而,研究过程中却遇到了很多困难,由于国外在这个领域领先,课题组首先要学习别人的先进技术,在追赶的过程中还要创新,同时做这样一个项目有巨大的风险。罗毅当时就对学校说:如果不成功,我们要赔钱给企业,大不了我们再重新写一篇博士论文。他当时就以这样的心态进入该领域的。

  罗毅认定了这项研究的巨大价值:照明用电占整个社会用电量的12%~20%,如果照明能够节能,就意味着能为国家节能减排作出贡献。另外,LED灯能提供一种新的照明方式,在某种程度上可能改变我们国家的照明质量。从这种意义上说,这是一个崭新的、又比较有前途的学科领域。

  还没有进入研究,课题组就遇到了研究经费与昂贵的研究设备之间的矛盾。为节约经费,罗毅开始了艰辛的谈判历程。2000年春节前后,他在北京、上海、西安之间穿梭,终于以别人买一台设备的价格买下了四台设备。协议草签的那个晚上,当漫长的“拉锯战”画上一个圆满句号的时候,已经是凌晨两点。

  设备运至清华,面对高大的集装箱,需要解决的第一个问题就是如何将它们放置到实验室中。有些LED设备的包装箱要比实验室的楼层间距高。开始只能倾斜着沿楼梯向上推,后来卸掉房间窗户用吊车向室内搬运。每台设备的重量几乎都在1吨以上,稍不留神就可能出现人身危险。当设备安装人员发现所有设备都是罗毅带领学生们自己搬运时,大家都非常吃惊。

  设备到位后,课题组开始正式运转,并在短短3个月的时间里完成了与企业签订的研发目标。近些年来他的团队在半导体照明领域获得中国发明专利授权11项,另有十余项尚在审查阶段,发表SCI收录论文30余篇。专利成果转化获得了1500余万元收益,成果在合作企业产业化获得了5亿元以上的经济效益和巨大的节能减排效益。

  严保安全 创新不断

  罗毅非常强调学生的动手能力,不允许学生只在电脑上进行理论计算。尽管半导体光电子器件的制作本身需要大量实验工作,他的要求也并没有降低,但实验结果还是要多次重复才算有效。他们的研究还有一个难以想象的地方:虽然LED光源节能环保,但其实验室研制却充满了危险。罗毅课题组的LED实验室里化学物质品种繁多,为确保在完成大量实验前提下人与设备的安全,罗毅制定了严格的实验制度,要求实验人员一丝不苟。

  罗毅介绍:“我刚回国的时候,很多人对此不理解,认为我们要求过分严格。其实如果不这么要求,短期内可能也不会出重大伤亡事故,但这不意味将来不出事。我们的工作有一定的危险性,但只要知道它的规律就不怕。怕的是你不了解它,或者不按照科学的规律去处理它。所以我们首先会告诉学生这些科学规律,然后要求他们必须严格按照操作流程去操作。”

  罗毅指导的博士生李洪涛,毕业后留在实验室工作。他说:“罗毅老师要求非常严格,对人体危害比较大的实验材料都锁起来,上两把锁,由两名老师共同负责,发生问题也有一些急救措施。我们有的设备二十几年了,还能用,每个学生做实验之前老师要考核。我刚来读博士的前半年时间就只是看师兄做实验,而不能碰仪器。”

  很多刚进实验室的研究生不能很快适应,时常患得患失。罗毅就把自己在日本留学时的故事讲给学生们听,帮助学生们尽快适应并逐渐热爱自己的专业。

  罗毅认为,作为研究生导师,最重要的就是要培养学生的创新精神,让学生从自己身上感受到对科研的热爱和钻研精神。“老师给学生在业务上指导是一方面,给他战胜困难的勇气和力量也是我们要做的。”罗毅说。

  李洪涛说:“罗老师要求相当严格,每天早8点上班,晚上6点下班,但一有课题就不知工作到几点了,在这儿工作确实很累,但是非常愉快。罗老师看事情非常敏锐,对基本概念掌握得比较牢,有些事情想不通他会不停地问你。他会把握主体方向,知道对不对、该不该做。我们每个学期有一个整个实验室的会议,有时会拉出去开,平时会有一些小会交流。罗老师对学生和对老师的培养,主要是科研态度,把握大的方向,让我们受益匪浅。”

  罗毅特别强调创新的重要意义。他谈到,多年来进行科研,且一直有动力,源于国家、企业有需求,取得的新发现能对世界产生一定影响、为国家赢得一定声誉,而不断的成功则会带来更大的希望和乐趣。罗毅认为,创新是成功的根本,有创新才有机会生存。

  喜欢诚实、勤奋又聪明的学生

  罗毅不仅一直保持科研的热情,同时非常热爱教学。他表示自己喜欢诚实、勤奋、聪明的学生,这里有严格的先后顺序,只有聪明是不行的。

  李洪涛也提到,罗老师留人的标准是“品性第一”。

  身为清华大学的教师,又在国外一些大学学习、工作过,罗毅对如何建成一流大学有自己的思考。他认为,建设一流大学最重要的还是氛围、体制,如果每位教师都有发自内心的自豪感、真正成为学校的中心,学校很容易成为一流大学。“一流大学首先要有一流的学术环境,能给社会提供先进的理念、文化以及人才培养的理想,第二还要有心胸和气魄。”他自己就尽可能给研究生好的影响,包括如何对待研究、如何面对困难等。

  罗毅几乎将全部身心都放在事业上,但他不觉得家庭与事业之间有什么矛盾,而可以将两件事都处理好。他妻子与他都是从日本留学回国的,互相之间很理解,共同承担家务事。他自己擅长“整合资源”,包括请保姆、带小孩等,不忙的时候还会动手做饭,最拿手的是咖喱饭和海鲜炒饭。

  年逾50,罗毅觉得锻炼身体很重要,平时“除了工作,就是锻炼和休息”。他希望通过合理的安排,最充分地发挥自己的价值。

  罗毅,工学博士,清华大学电子工程系教授。1983年毕业于清华大学无线电电子学系电子物理与激光专业,分别于1987年和1990年在日本国东京大学工学部电子工学科获工学硕士与博士学位,1990年4月~1992年3月在日本国光计测技术开发株式会社中央研究所任研究员。1992年4月回国,同年因学术成就突出被破格提拔为清华大学电子工程系教授,1995年晋升为博士生导师,1997年起担任集成光电子学国家重点联合实验室主任、清华大学实验区主任。1996~1998年曾担任国际电机电子工程师学会主办的量子电子学杂志编委(Associate Editor of IEEE Journal of Quantum Electronics,1996-1998),现为Japanese Journal of Applied Physics和美国光学学会刊物Journal of Lightwave Technology的编委,教育部长江特聘教授。