成电讲堂

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【成电讲坛】中国工程院院士罗毅为学子讲解光电子器件与人工智能
文:罗彤 来源:大学生文化素质教育中心 时间:2023-06-04 2815

  5月22日,清华大学电子工程系主任、中国工程院院士罗毅做客成电讲坛,为成电学子带来了“光电子器件与人工智能”主题讲座。

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  罗毅以自己的求学之路引出讲座主题。新中国成立后,他心中怀揣着报效祖国的理想,进入大学前报考的专业全部与原子能相关,一心希望投身祖国的原子能事业。时至今日,他始终认为自己选择了物理电子系,是与直觉相关的专业,也是适合自己的正确选择。针对教育中大众容易出现的从众问题,他希望青年学生在求学过程中保持独立思考的习惯,不断发现什么是自己想学的,什么是适合自己学的。

  随后,罗毅介绍了光电子领域的半导体激光器、LED和人工智能等三个对人类社会作出重大贡献的浪潮。

  他从工科学生熟悉的麦克斯韦方程出发,指出方程中时间和频率项的缺省代表处理的电磁波实际上都是单频信号,这意味着早期激光的研究本质上是对电磁波的研究。他以桥体共振塌陷原理作类比,向同学们解释了激光的原理。激光与光的共振一样,需要具备反馈、能源和增益三个条件,反馈就是边界条件,可以理解为桥墩之间的固定距离;能源即外界刺激,类比于士兵通过桥墩时的步伐;增益类比于士兵过桥时步幅频率与桥的振动频率一致时,波不断放大,最终桥被振塌。

  罗毅介绍了常见的半导体材料及其应用,形象地用“三明治”解释了半导体的基本结构。从60年代出现砷化镓半导体材料以后,科学家们对半导体材料的研究不断深入,能够用更简单和成本更低的方式产生完美晶体反射面,使得半导体激光器具有了商业价值并走入社会,半导体激光器和光纤构建了现代信息社会的基础。

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  第二个浪潮是LED的研究和普及。罗毅说,20世纪80年代氮化镓材料并不被看好,因为蓝绿光和紫外光能量更大,对材料本身的要求更高,26族半导体共价结构会被打断。日本科学家中村修二受到赤崎勇和天野浩的指导,后加入加州大学圣巴巴拉分校(UCSB)的35族半导体研究中心,成功研制出蓝绿光激光器和发光二极管,这是半导体历史的巨大进展。蓝绿光LED的出现导致了90年代中期LED半导体照明的发展。

  如今我们即将进入第三个浪潮——人工智能的时代,罗毅指出计算机中的人工智能缺乏可解释性,未来人工智能的发展重点仍然在数学和物理学。罗毅根据自己的成长和研究经历分享了对于光纤通信和半导体发展的体会和预测。他首先强调了光纤给生活带来的极大进步,大带宽和低损耗为实时通信提供了可能,光纤的研究和发展为如今信息时代提供了巨大帮助。他认为未来的智能时代与智能终端发展有关,终端设备传输的数据量需求越来越大,对宽带和半导体材料的要求也会更高,未来的智能时代是大数据驱动的人工智能时代。

  最后,他介绍了自己的研究:一是在2005年前后在我国首次研究成功的40Gb/s集成光源模块;二是带领团队构建三维自由光学曲面,指出实现点光源打成字幕在未来VR发展中大有应用;三是目前正在利用干涉衍射原理研制激光雷达。

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  在互动交流环节,罗毅回答了同学们关于未来智能探测、光纤通信等方面的问题。


编辑:赵海玲  / 审核:李果  / 发布:陈伟

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