Stay hungry, Stay foolish——我的研究生生活

还记得放假回家的时候和父母聊天,聊到我的专业上母亲很自然的说:你们研究的问题太深奥,我们不懂。当时我就觉得这是搞科研的研究生的悲哀——我们应当把复杂专业的知识,用简单通俗的话来说明白,而不是用专业词汇去把简单的问题描述的更加复杂。今天借这个机会,我先把我的专业研究方向给大家简单介绍一下。

光纤,从字面上看就是传导光的纤维。虽然日常生活中我们能接触到光纤的机会不多,但是它已经成为了现代社会信息流动不可或缺的基础器件。通常我们提到的光纤是指传统意义上的光纤,它的结构大概如下图(截取自我的硕士学位论文)所示:

从图中可以看出,普通光纤大致可以分为两个区域:中间颜色较深的为纤芯,外侧颜色较浅的为包层。通常使用石英(玻璃的主要成分 )作为制造的材料,但是这两部分拥有不同的材料折射率——这正是光纤能够导光的原因。这种类型的光纤已经非常成熟并且早已实现商业化的应用。虽然目前光纤传递信息有着极快的速度,但是人们并没有停下前进的脚步,于是便诞生了一种新型的光纤:光子晶体光纤,英文名 photonic crystal fiber,简称 PCF。它的结构示意图如下图(截取自我的硕士学位论文)中间的子图 (b) 所示:

图中,深色的表示石英材料,白色部分代表着空气。可以看出,与传统的光线相比,这种光纤的结构更加复杂。它是由一圈一圈的空气孔均匀排布构成的,图中我只画了两层,实际情况中可能会有更多层。正是由于这些空气孔的存在,光子晶体光纤与传统光纤相比在性能上有着数量级的优势。

如果从日常生活中举一个类似的例子的话,我们可以想象一下你开车行驶证在一望无际的大草原,由于没有任何阻碍你可以高速驾驶;如果每隔 1 公里种一棵树,连续种上几十层,那你就要减速了,但是还是可以行驶的;如果每隔 2 米种一棵树的话,你就不得不在其中寻找能够通过的路径了,可能正好某一个方向上少种了一排,那就形成了一个天然的通道。光子晶体光纤的导光原理不是这么简单,只能说大致相仿。一个个的空气孔对在其中传导的光起到了限制作用。一个可能不明显,但是通过大量的不断重复,他们起到了类似的效果。

而我的研究,就是尝试探索这些空气孔的不同尺寸与排列,会对光子晶体光纤的性质产生何种影响?并且寻找一种方法,能够得到具有指定性质的光子晶体光纤所对应的结构。

在我的导师李曙光老师的指导之下,我通过自己的努力获得了小小的成绩:

  1. 以第一作者身份发表在 Chinese Physics Letters  上的文章 The Optimization of Dispersion Properties of Photonic Crystal Fibers Using a Real-Coded Genetic Algorithm ,中文题名:使用实数编码的遗传算法优化光子晶体光纤的色散特性。
  2. 以第一作者身份发表在 Chinese Physics B 上的文章 High birefringence, low loss terahertz photonic crystal fibres with zero dispersion at 0.3 THz ,中文题名:在 0.3 THz 处具有零色散的高双折射、低损耗太赫兹光子晶体光纤。

这两篇公开发表的论文是对我付出的肯定,但同时更是一种鞭策。它让我懂得科研绝不能一蹴而就,而是要静下心来,慢慢的钻研,积累。也许若干年后回过头来看,会发现现在的自己眼光是多么狭隘,思维是多么的局限。这也正是学海无涯所代表的含义吧。

乔布斯在 2005 年斯坦福大学的毕业演讲上说过这么一句话:Stay hungry, Stay foolish. 一个人只有在求知若饥,虚心若愚的时候,才能给自己一个正确的定位,才会发现相比于未来我们要了解要学习的知识,现在的额自己是多么的无知与浅薄。读研究生的过程中,我发现越学习越觉得自己无知。一个问题的背后可能隐藏着一群问题,解决的过程如同如笋剥壳,如茧抽丝,不胜其烦。但是只有在经历之后,才能体会到成功所带来的愉悦。而之前的种种付出,突然之间如同久违的好友,变得亲切起来——当时的难题现在已经成为成功的经验,并且为自己的培养快速学习解决问题的能力提供了养分。人所拥有的知识不能是死水一滩,它也需要不断的补充,不断的更新。所谓流水不腐,说的也是这个道理吧。