1 早期的回顧

說起與物理的淵源，要追遡到1978 年，那時(shí)我15 歲，剛?cè)胝憬髮W(xué)物理系本科就讀。那時(shí)雖然對物理有興趣，但并不清楚將來要做什么。年紀(jì)小閱歷淺，沒有把握好赴美讀研究生的機(jī)會(huì)。大學(xué)畢業(yè)后，考入南京大學(xué)物理系凝聚態(tài)理論專業(yè)讀研，導(dǎo)師是當(dāng)時(shí)著名的蔡建華教授?？刹痪?，蔡教授便離開南京大學(xué)，去了上海交通大學(xué)，我們一部分留守南大的蔡教授學(xué)生，享受著無拘無束的學(xué)習(xí)和研究生活。蔡教授給了我研究金屬超晶格輸運(yùn)的大方向，讓我處于自由想象，任意發(fā)揮的環(huán)境中。當(dāng)然，在那個(gè)年代，周圍盡是兢兢業(yè)業(yè)的老師，勤奮優(yōu)秀的同學(xué)，學(xué)習(xí)討論的環(huán)境讓人憧憬向上。比如李正中教授的課給了我固體理論方面嚴(yán)格的訓(xùn)練。我也常找?guī)熜竹R紅孺聊，請教問題。還有就是與當(dāng)時(shí)上海冶金所的陸曉佳和雷嘯霖先生建立了合作。

我真正開展較為獨(dú)立的研究是從博士論文開始的，我當(dāng)時(shí)擬寫的題目是半導(dǎo)體超晶格電子系統(tǒng)的集體激發(fā)與輸運(yùn)理論。因?yàn)椴探ㄈA先生在澳洲訪問，那時(shí)交流不方便也費(fèi)時(shí)，我就自己先做了再寫信說服蔡先生。后來蔡先生審查我的論文提案后， 同意了我的課題。我在1987 年底通過了博士論文答辨畢業(yè)。

圖1 文章作者楊瑞青教授

回顧中國剛改革開放不久的那個(gè)年代，缺乏有經(jīng)驗(yàn)和深度的研究人員，我當(dāng)時(shí)雖然有些原創(chuàng)的想法，但并不清楚如何進(jìn)行更深入和有意義的研究。我的博士論文應(yīng)該還有很多空間去提高，現(xiàn)在想來有些遺憾。畢業(yè)后我去了中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)工作，感受到那里獨(dú)特的開放和自由氣氛，也想出國體驗(yàn)外面的世界。不久，就去了加拿大多倫多大學(xué)物理系短期工作，從事與自己博士論文有關(guān)的理論研究。

2 加拿大的歲月

剛?cè)ゼ幽么蟮娜兆?，英語交流能力低，我在多倫多大學(xué)物理系的研究不順利，也覺得沒什么意義，就想有所改變。當(dāng)時(shí)找到多大電子工程系與物理有關(guān)聯(lián)的J.M. Xu 教授，他在1990 年初給了我在電子工程系做博士后的工作，申請的一筆加拿大博士后基金也隨后到位，這樣我的研究開始轉(zhuǎn)入物理與應(yīng)用相結(jié)合的方向。Xu 教授思想很活躍，開始時(shí)給了我好些研究方向和課題。在做了一番調(diào)查研究后，發(fā)現(xiàn)一些課目我無法繼續(xù)，一些課題已經(jīng)被他人做了，但有兩個(gè)方向是很新的，我可以進(jìn)行有意義的探索。一是類比于光波導(dǎo)的電子波導(dǎo)耦合，從事這方面的研究，讓我學(xué)習(xí)了光波導(dǎo)的理論和涉及的物理概念，并應(yīng)用在電子波導(dǎo)理論的發(fā)展上，理解了它們的相似性和差別，為以后我從事諸如半導(dǎo)體激光的研究增加了有益的知識和經(jīng)驗(yàn)。另一個(gè)是半導(dǎo)體量子阱(quantum well，QW)結(jié)構(gòu)的帶間共振隧穿，這方面的研究使我熟悉了第二類異質(zhì)結(jié)半導(dǎo)體InAs/GaSb/AlSb 材料體系，發(fā)展了相應(yīng)的理論來理解這類量子阱結(jié)構(gòu)和有關(guān)的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，并在結(jié)合其他方面的研究經(jīng)驗(yàn)后，促使了帶間級聯(lián)激光器(interband cascade laser)的發(fā)明。

在中國學(xué)習(xí)和研究的經(jīng)歷給了我較強(qiáng)的物理基礎(chǔ)訓(xùn)練和獨(dú)立工作能力歷煉，但多倫多大學(xué)電子工程系博士后的經(jīng)歷卻使我真正開始明白和學(xué)會(huì)如何做研究，以及為什么做。在多倫多的早期歲月中，有機(jī)會(huì)與Xu 教授展開了相當(dāng)多的討論，讓我受益匪淺。這段時(shí)期以及我后面的研究都需要明白或闡述意義何在，能解決什么問題或有什么應(yīng)用，并且要求最好有量化的估計(jì)。這種研究不像純物理理論的研究那么抽象，實(shí)際應(yīng)用要求，解決問題的需要，實(shí)驗(yàn)觀察到的現(xiàn)象都能幫助研究者選擇和提煉合適的方案和途徑，并有較大可能得到實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用的檢驗(yàn)，而不似有些純理論懸在空中難于證實(shí)對錯(cuò)、意義大小。我認(rèn)為理論與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合的學(xué)習(xí)和研究應(yīng)該更適合大部分人。

1991 年，受Helm 和Allen 1990年發(fā)表在APL 上的一篇文章的觸動(dòng)，Xu教授和我提出了利用第二類量子阱(type-II QW)結(jié)構(gòu)的帶間共振隧穿來達(dá)到子帶間粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，從而實(shí)現(xiàn)子帶躍遷激光器。這種激光器是基于半導(dǎo)體量子阱結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的子帶躍遷(intersubband transitions)，從而顯然不同于常規(guī)基于導(dǎo)帶到價(jià)帶躍遷的半導(dǎo)體二極管激光器。它發(fā)射光子的波長是由兩個(gè)屬于同一導(dǎo)帶(或價(jià)帶)的分立子帶的能量差決定的，并可以通過調(diào)節(jié)量子阱層厚來控制，而不需要改變構(gòu)成量子阱的材料。由于子帶激光器的新穎性質(zhì)，包括可以覆蓋通常半導(dǎo)體激光器難于工作的中紅外波段，自從它的原始概念由兩位俄國科學(xué)家在1971 年提出，吸引了世界上許多優(yōu)秀的研究者想方設(shè)法去實(shí)現(xiàn)它。但是光學(xué)聲子的散射在子帶間是允許的，而且非?？?皮秒量級)。這就使得注入電子轉(zhuǎn)化成光子的效率非常低，而且達(dá)到激光的先決條件，即子帶間的粒子數(shù)反轉(zhuǎn)，也難于實(shí)現(xiàn)。所以它在被提出二十年后仍然沒有成功的跡象，許多人也因此產(chǎn)生了悲觀的看法，從而放棄了繼續(xù)探索。Xu教授和我在1991 年提出的方案從原理上能夠解決粒子數(shù)反轉(zhuǎn)的難題。所以當(dāng)時(shí)我很興奮，隨之展開了有關(guān)的研究，并試圖聯(lián)系有設(shè)施條件的單位，希望能啟動(dòng)實(shí)驗(yàn)研究。同時(shí)我也在探索思考如何克服聲子散射的途徑，并經(jīng)常關(guān)注和閱讀有關(guān)課題的研究和進(jìn)展，夢想有一天我能率先實(shí)現(xiàn)子帶躍遷激光器。但現(xiàn)實(shí)是，這一類還停留在原始概念上的提案很難得到重視和支持。我的夢于1994 年被貝爾實(shí)驗(yàn)室在子帶激光器上的突破喚醒了。這個(gè)時(shí)候我面臨是繼續(xù)追求原來的子帶躍遷激光的方案還是另辟途徑的抉擇。

在探索子帶激光的時(shí)候，我注意到，電子的壽命在帶間躍遷過程中，與子帶躍遷相比，可有超過三個(gè)數(shù)量級的差距，即電子帶間躍遷的時(shí)間，包括輻射和非輻射的過程，由于沒有聲子的散射，要長很多。我在1993 年寫的文章中[討論了這個(gè)在它們之間的差別。盡管有了些初始的想法，但我沒在文章中明確提出用第二類量子阱結(jié)構(gòu)的帶間躍遷實(shí)現(xiàn)中紅外激光器。主要是由于情感慣性還在子帶躍遷上，沒能完全跳出原來框框的限制和影響。同時(shí)我也決定，要在一個(gè)專業(yè)會(huì)議上提出基于第二類量子阱結(jié)構(gòu)的帶間激光方案。所以在1994 年3月初，我投了一篇摘要到當(dāng)年8 月份要召開的國際會(huì)議上。因?yàn)楫?dāng)時(shí)貝爾實(shí)驗(yàn)室的子帶量子級聯(lián)激光器突破性的工作還沒在4 月份的《科學(xué)》上報(bào)道，我那篇摘要及隨后的會(huì)議張貼報(bào)告和文章的標(biāo)題仍然是集中于子帶躍遷的激光器，盡管會(huì)議報(bào)告和文章包含了帶間級聯(lián)激光器的結(jié)構(gòu)和討論。后來看到《科學(xué)》上貝爾實(shí)驗(yàn)室的工作，經(jīng)過一段時(shí)間思考，我覺得繼續(xù)追求子帶躍遷的激光已沒多大意義，我既無資源也沒優(yōu)勢。從研究目的和功能方面上考慮，如何使激光器的性能滿足各方面應(yīng)用的要求應(yīng)該是最重要的，而不只是看重這個(gè)研究是不是新的或者是不是“熱點(diǎn)”。從物理原理上看，子帶量子級聯(lián)激光器并沒越過聲子散射的限制；而帶間級聯(lián)激光器沒有聲子散射的問題，且具有級聯(lián)的優(yōu)點(diǎn)，應(yīng)該會(huì)成為性能更加優(yōu)越的中紅外激光器。所以我此后的工作主要集中在帶間級聯(lián)激光器的實(shí)現(xiàn)和發(fā)展。這里需要補(bǔ)充說明一下，級聯(lián)(cascade)是類似于早期超晶格研究中的順序隧穿(sequential tunneling)結(jié)構(gòu)。由于先前的研究聚焦在子帶躍遷發(fā)光，級聯(lián)結(jié)構(gòu)對中紅外激光器的重要性和優(yōu)點(diǎn)并沒有在那時(shí)候的研究中明顯提到或強(qiáng)調(diào)。級聯(lián)結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)和重要性可能并沒有被包括那些量子級聯(lián)激光器的先驅(qū)在內(nèi)的研究者在初期就完全認(rèn)識到。例如，筆者在1994 年提交了一篇專門討論帶間級聯(lián)激光器的文章到《應(yīng)用物理快報(bào)》(Applied Physics Letters)，但被拒絕了。顯然，評審者當(dāng)時(shí)沒能認(rèn)識到帶間級聯(lián)激光器與常規(guī)半導(dǎo)體帶間激光器的差異，忽視了級聯(lián)的重要性。圖2 給出了常規(guī)帶間激光器，子帶量子級聯(lián)激光器和帶間級聯(lián)激光器這三種半導(dǎo)體激光器的對比。常規(guī)帶間激光器(圖2(a))是涉及分別在導(dǎo)帶和價(jià)帶的電子和空穴的雙極(bipolar)型器件，其中多個(gè)產(chǎn)生光的有源量子阱區(qū)(active QW regions)按載流子注入的方式是等效于并聯(lián)連接。子帶量子級聯(lián)激光器(圖2(b))是僅涉及電子(或空穴)的單極(unipolar)型器件，但它的有源區(qū)是串聯(lián)連接的。這使得級聯(lián)激光器中的每個(gè)注入電子，在電壓下，能夠重復(fù)利用，發(fā)射多個(gè)光子，從而導(dǎo)致高的量子效率。帶間級聯(lián)激光器(圖2(c))可以被看成結(jié)合了前兩者優(yōu)點(diǎn)的混合(hybrid)型，它利用InAs 和GaSb之間的第二類破缺帶隙能帶排列促成了級聯(lián)結(jié)構(gòu)。這種第二類破缺帶隙異質(zhì)結(jié)界面也可看作是產(chǎn)生電子和空穴的半金屬源，如圖2(c)垂直虛線所示。文獻(xiàn)中對級聯(lián)結(jié)構(gòu)明確的認(rèn)知和重要的討論是出現(xiàn)在量子級聯(lián)激光器實(shí)現(xiàn)之后，也是在筆者公開提出帶間級聯(lián)激光器之后。那時(shí)雖然有不少人向我表達(dá)了對帶間級聯(lián)激光器的興趣，但并沒有切實(shí)地付諸于行動(dòng)。這可能有多種原因，包括懷疑和不清楚它到底能夠進(jìn)步到什么程度。所以，僅僅知道或提出一個(gè)看起來還不錯(cuò)的新想法是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。

　圖2 三種半導(dǎo)體激光器的對比(a)常規(guī)的雙極型(電子和空穴)帶間激光器；(b)單極型(僅有電子或空穴)子帶量子級聯(lián)激光器；(c)結(jié)合了前兩者優(yōu)點(diǎn)的帶間級聯(lián)激光器。注意導(dǎo)帶和價(jià)帶有相反的能量—波矢色散關(guān)系，而屬于同一導(dǎo)帶的子帶有相似的能量—波矢色散關(guān)系

3 在美國的發(fā)展

在有了帶間級聯(lián)激光的基本想法和公開提出后，我就與世界上有條件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)工作的機(jī)構(gòu)聯(lián)系，希望他們能采納我的方案并給我工作的機(jī)會(huì)。帶間級聯(lián)激光器要利用基于含銻化合物的第二類異質(zhì)結(jié)構(gòu)中特有的能帶位置排列方。這需要用有裝備銻源的分子束外延設(shè)備來實(shí)現(xiàn)。那時(shí)世界上有這種設(shè)備的單位并不多，即使有也不一定會(huì)用來支持我這樣一個(gè)當(dāng)時(shí)基本上還是做理論的，也沒什么背景的年輕人。通過理論物理學(xué)家趙光安先生的引薦，朱經(jīng)武先生決定給予支持，我因此于1995 年初到美國休斯頓大學(xué)由朱先生創(chuàng)立的空間真空外延中心任研究科學(xué)家。那時(shí)朱先生己在掌管超導(dǎo)中心，不再領(lǐng)導(dǎo)外延中心，我當(dāng)時(shí)在從貝爾實(shí)驗(yàn)室來中心任副主任的白先慎教授組里工作。那時(shí)期經(jīng)費(fèi)還較充足，也有些半導(dǎo)體方面的基礎(chǔ)設(shè)施包括所需的分子束外延設(shè)備，中心想要拓展一些新的有潛力的研究項(xiàng)目。所以幾個(gè)人聯(lián)合起來開始推動(dòng)了帶間級聯(lián)激光器的實(shí)驗(yàn)研制，也與美國海軍研究實(shí)驗(yàn)室、加拿大國家研究院、桑迪亞(Sandia) 國家實(shí)驗(yàn)室、貝爾實(shí)驗(yàn)室的科研人員建立了合作。1997 年初，帶間級聯(lián)激光器在世界上第一次被實(shí)驗(yàn)證明可產(chǎn)生激光。雖然第一個(gè)的器件性能并不好，但很快，隨后制作的帶間級聯(lián)激光器被大大地改進(jìn)了，證實(shí)了它的一些優(yōu)越性。初步的成功帶給大家興奮，也給休斯頓大學(xué)帶來了榮譽(yù)，同時(shí)孕育著我不久的離開。

在1999 年初， 我離開了休斯頓，先后去了美國陸軍研究實(shí)驗(yàn)室、加州理工噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室(JPL)、俄克拉荷馬大學(xué)(University of Oklahoma)，繼續(xù)推動(dòng)帶間級聯(lián)激光器的研發(fā)和應(yīng)用，以及拓展到其他有關(guān)的光電功能器件。期間也與人合創(chuàng)公司，試圖把帶間級聯(lián)激光器轉(zhuǎn)化成商業(yè)產(chǎn)品。這些過程當(dāng)然有曲折起伏，卻不是本文要講述的。

在去JPL 前，雖然也做測量表征，但我主要是考慮概念的發(fā)展和整體方案的實(shí)施，做器件設(shè)計(jì)，理論計(jì)算和分析。在JPL，我需要搭建檢驗(yàn)激光性能的專用實(shí)驗(yàn)設(shè)置，此后，我從一個(gè)理論家轉(zhuǎn)變成以實(shí)驗(yàn)為主，并擁有自己掌控設(shè)備的研究人員。不過，在工作中仍然經(jīng)常要用到理論物理的知識和技能。比如，設(shè)計(jì)、分析和判斷帶間級聯(lián)激光器，量子力學(xué)是必不可少的。如果沒有理論物理的素養(yǎng)和基礎(chǔ)，碰到的實(shí)際問題很有可能在限定的時(shí)期內(nèi)無法解決，也不知道如何入手。當(dāng)然，在大學(xué)本科和研究生期間學(xué)習(xí)的知識是不夠的，也不一定對口。所以在工作中還要不斷地補(bǔ)充專業(yè)知識，學(xué)習(xí)新的技能。當(dāng)跨越理論和實(shí)驗(yàn)的界限時(shí)，視野就變得更加開闊，也能從不同方面獲得益處。更為重要是，能深入地理解現(xiàn)實(shí)中的問題，從而找出或制定可行的解決方案。另外我也體驗(yàn)到理論與實(shí)驗(yàn)工作中的差別。做理論研究時(shí)需要專心平靜，而做實(shí)驗(yàn)時(shí)，如果已比較熟練，可以通過手的操作進(jìn)入工作狀態(tài)。所以，當(dāng)我心情煩躁無法專心腦力勞動(dòng)時(shí)，就安排自己去做實(shí)驗(yàn)。

在JPL，研究工作要能為美國航天任務(wù)提供或發(fā)展有用和必需的技術(shù)。雖然JPL 也鼓勵(lì)研究人員發(fā)表論文，但更看重研究成果是否能為它所用。我在那里的工作是研制先進(jìn)的中紅外半導(dǎo)體激光器，其性能指標(biāo)要達(dá)到內(nèi)部和外部客戶對指定分子探測的要求。這不同于一般基礎(chǔ)研究的標(biāo)準(zhǔn)，所涉及的問題跨越半導(dǎo)體物理，材料的生長，量子器件設(shè)計(jì)、制備、封裝，可靠性，等等。挑戰(zhàn)是多方面的，同時(shí)我們的研究工作能對人類星際探索有所貢獻(xiàn)也是難得的機(jī)會(huì)和榮幸。在頭幾年，我們團(tuán)隊(duì)研制了一些在重要波段中的單模可調(diào)式帶間級聯(lián)激光器給有關(guān)的客戶試用，得到了他們的肯定和反饋。然后我們就獲得了為火星探險(xiǎn)任務(wù)提供帶間級聯(lián)激光器的機(jī)會(huì)。這個(gè)激光器是為了探測火星上的甲烷氣體，對它的技術(shù)指標(biāo)諸如功耗、工作溫度、輸出功率、激射波長、可調(diào)范圍都有非常嚴(yán)格的要求，在當(dāng)時(shí)有限的時(shí)間內(nèi)，幾乎是不可能達(dá)到的。但那時(shí)沒有比我們的激光器更好的選擇。因此這個(gè)激光器被列為最具風(fēng)險(xiǎn)的項(xiàng)目。這意味著，如果我們的進(jìn)展達(dá)不到預(yù)先設(shè)定的一系列里程碑，項(xiàng)目隨時(shí)可能被備用方案取代。雖然壓力巨大，但動(dòng)力也是不可阻擋的。前期的工作讓我們的團(tuán)隊(duì)有了清楚的認(rèn)識和準(zhǔn)備，其中物理上的考慮發(fā)揮了關(guān)鍵作用。與之相關(guān)的技術(shù)細(xì)節(jié)已發(fā)表， 此文不再贅述。我們在2007 年初交付了達(dá)到要求的帶間級聯(lián)激光器，其中一支隨著“好奇號”火星探測車于2012 年登陸火星，并在火星上成功探測到甲烷。

當(dāng)合格的激光器被交付后，我在JPL 的使命就算完成了，NASA的行話就是“Mission completed”。那時(shí)有兩個(gè)地方希望聘用我去工作。其中之一是University of Oklahoma(OU)電子工程系。我很想去大學(xué)工作，因?yàn)槟歉杂?、靈活，加之自己對教育也有興趣，希望有更多機(jī)會(huì)與年輕人交流。但OU 地處比較保守的州，地理位置不具優(yōu)勢，學(xué)校在半導(dǎo)體科研方面的硬件設(shè)施和環(huán)境明顯落后于JPL 這類國家實(shí)驗(yàn)室級別的單位，要在那做出類似于JPL 的工作很具挑戰(zhàn)性。經(jīng)過實(shí)地考查和一段時(shí)間考慮后，并征得了家人的同意，我于2007 年接受了大學(xué)教授的職位。主要的理由是：大學(xué)需要開辟有意義的新研究方向，而不是非要做與國家實(shí)驗(yàn)室比硬件實(shí)力的研發(fā)課題。保守地區(qū)較慢的節(jié)奏也有其好處，工作的方式不總是為了趕進(jìn)度而變得匆匆忙忙。OU 有我所需要的分子束外延設(shè)備和基本必需的半導(dǎo)體器件制作設(shè)施，我也可以用啟動(dòng)資金購入一些更好的儀器，還可以通過與外單位的合作來彌補(bǔ)和加強(qiáng)學(xué)校的不足。所以我相信能在俄克拉荷馬再次突破，開拓出新的局面。就位之后，我很快建立起與物理系教授研究組的合作，率先在世界上提出并實(shí)現(xiàn)了lnAs 基帶間級聯(lián)激光器，把它們的激射波長延伸到更長的波段，取得了一系列有意義的成果，并且最近在4.6 μm波長附近獲得了室溫閾值電流密度破世界記錄的卓著成就(越低越好)。我在OU 的第一個(gè)學(xué)生來自本校物理系，除了實(shí)驗(yàn)研究成果外，還做出了非常出色的理論研究，畢業(yè)時(shí)被美國兩家國家研究單位競相招聘。另外在OU，我們開拓了兩個(gè)新的研究方向：帶間級聯(lián)紅外探測器和光伏器件，都獲得了聯(lián)邦研究基金的支持，取得了令人鼓舞的初步成果。當(dāng)然也碰到了意想不到的困難和挑戰(zhàn)。比如，時(shí)間被瓜分成更多的碎片，學(xué)生流動(dòng)性大且程度往往相差較遠(yuǎn)。所以，新的環(huán)境帶來了新的挑戰(zhàn)，同時(shí)新的機(jī)遇也孕育其中。

圖3 楊瑞青教授與學(xué)生及合作者在實(shí)驗(yàn)室留影(2014 年)

4 思索與感想

縱觀這些經(jīng)歷，在學(xué)習(xí)和研究工作中，什么是關(guān)鍵和重要的？多數(shù)情況下，專業(yè)領(lǐng)域方向和研究課題的選擇應(yīng)該占首要位置。如果專業(yè)方向不對，就可能變成“英雄無用武之地”； 而研究課題選擇不當(dāng)，結(jié)果就沒多大意義，也沒有實(shí)際應(yīng)用的價(jià)值，發(fā)表的文章除了哄哄外行裝裝門面，與廢紙無異，浪費(fèi)了時(shí)間和資源。那么如何選擇，什么是有意義和有價(jià)值的，如何評判？

讓我們先來討論專業(yè)方向的選擇。物理學(xué)是很多學(xué)科的基礎(chǔ)，對邏輯思維，分析和解決問題能力的培養(yǎng)極為有益。但經(jīng)過上百年的發(fā)展，物理學(xué)的很多分支都相當(dāng)成熟，有些已經(jīng)過了高峰期，就像一個(gè)礦藏被開發(fā)了很多年，留下的寶貝不多了，也就不需要那么多人在那些傳統(tǒng)的方向上開墾。所以在物理本科或研究生階段后，對多數(shù)人來講，轉(zhuǎn)入與物理相關(guān)和應(yīng)用的領(lǐng)域， 不僅前景更加廣闊，而且大有可為。我本人是在獲得物理學(xué)博士學(xué)位后做的調(diào)整，考慮到現(xiàn)代社會(huì)的節(jié)奏加快，越到后面變化就越困難， 對有些人，在年輕的時(shí)候盡早調(diào)整應(yīng)該更合適些。具體選擇什么方向，則要依據(jù)個(gè)人的興趣愛好及當(dāng)時(shí)的情形做較為長遠(yuǎn)的分析和計(jì)劃?；蛟S下面對研究課題選擇的討論能對這個(gè)問題有所啟示。

如何選擇和評判研究課題是難于讓各方都滿意的，特別對基礎(chǔ)研究爭議會(huì)較多。相當(dāng)一部分基礎(chǔ)研究是出于好奇心驅(qū)動(dòng)，初期并不知道或不清楚未來有多大價(jià)值或應(yīng)用。但對絕大多數(shù)研究而言，課題的選擇和評判應(yīng)當(dāng)取決于最終能產(chǎn)生何種有用的知識和價(jià)值，實(shí)際應(yīng)用和解決現(xiàn)實(shí)問題的程度。這就是說，研究成果應(yīng)該在最后能經(jīng)得起檢驗(yàn)，雖然有些基礎(chǔ)研究可能要經(jīng)過很長時(shí)間。這種評判也不是完全由同行專家決定，因?yàn)橥兄g為了保護(hù)各自行業(yè)利益和生存并不總是公正的。在此情況下，第三方或者潛在用戶的參與應(yīng)是必需的，也是有幫助的。這就意味著，項(xiàng)目的選擇不僅要立意于同行的認(rèn)同，也要爭取對其他領(lǐng)域有所促進(jìn)。這要求研究人員有長遠(yuǎn)的眼光和洞察力，了解其他行業(yè)的應(yīng)用和需求，并能與之合作。從理論物理到光電器件的研究經(jīng)歷讓筆者體驗(yàn)了理論與實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合，跨學(xué)科合作的益處。在研究選向中，我不傾向，也不擅長做“熱點(diǎn)”課題，覺得太擁擠了，已聚集那么多聰明人，無論如何努力也是趕不上的。因此，我更愿意考慮那些還沒有什么人注意，但有潛在意義和應(yīng)用前景的研究課題。這樣的課題并不比純理論的物理研究更難，我感覺通常還容易些。但要求研究者對涉及的物理機(jī)制有深入的理解，學(xué)習(xí)跨學(xué)科的知識，以及了解應(yīng)用的要求。剛開始時(shí)，可能會(huì)很孤獨(dú)，沒什么支持，也沒有掌聲，可能還會(huì)有始料不及的技術(shù)上和非技術(shù)上的挫折。但是，只要物理原理是對的，堅(jiān)持下去，就有可能克服困難獲得最后的成功。當(dāng)然，有時(shí)運(yùn)氣也是重要的。帶間級聯(lián)激光器的提出和發(fā)展正是反映了從原始概念的基礎(chǔ)研究到實(shí)用技術(shù)和商業(yè)產(chǎn)品這樣一個(gè)相當(dāng)長的過程。在這當(dāng)中，基礎(chǔ)研究和技術(shù)發(fā)展相互交叉和促進(jìn)。基礎(chǔ)研究可以產(chǎn)生出人預(yù)料的突破和新技術(shù)，技術(shù)的發(fā)展和要求也促使了相關(guān)基礎(chǔ)研究的開展和深入。另外需要提醒注意的是，對于有應(yīng)用前景的研究，技術(shù)商業(yè)化，雖然是目標(biāo)，并不一定在任何階段都是有益或可行的，過早地涉及很可能是有損害的。

以上觀點(diǎn)和敘述源自筆者與物理有關(guān)的近40 年經(jīng)歷，希望這些可以促進(jìn)探討和交流，并對年輕研究者有參考作用。