探索激光的科技功臣——彭堃墀

孟紅

彭堃墀，1936年出生，四川廣元人。量子光學和激光物理領域的知名專家。1961年畢業于四川大學物理系。1985年加入中國共產黨。1991年至2000年任山西大學校長。1994年被山西省人民政府授予“科技功臣”稱號，2003年11月當選為中國科學院院士。曾任山西大學光電研究所所長、中國物理學會理事、中國物理學會量子光學專業委員會副主任，國家自然科學基金委信息科學部光學評審專家及信息科學部第二屆專家咨詢委員會委員等職。主要從事量子光學、固體激光技術等領域的基礎與應用研究。先后獲得國家技術發明二等獎、國家自然科學二等獎等榮譽。

放棄優厚待遇毅然回國

1961年彭堃墀從四川大學物理系畢業后，同校友謝常德（兩人后結為夫妻）一起被分配到山西大學物理系任教，先后講授理論力學、熱力學、統計物理學等課。他講課深入淺出，生動活潑，深受學生歡迎。“文化大革命”期間，他也千方百計埋頭學習和研究。

黨的十一屆三中全會帶來了科學的春天。彭堃墀夫婦以極大的熱情投入激光諧振腔、固體激光器熱不靈敏腔的研制工作，力圖在技術上有所突破。經過一年多探索，完成了橢圓聚光腔、雙橢圓聚光腔和四橢圓聚光腔的研制，同時發表了相關科研論文。1978年10月，兩人通力合作，在美國《應用光學》? 雜志上發表論文，糾正了美國學者巴勒斯和斯開勒斯論文上的錯誤。這是他倆首次在國際性權威刊物上發表論文，反響較大，自身亦受到極大鼓舞。

1978年到1980年，彭堃墀4次獲省科研成果獎。1980年作為山西省唯一代表，出席在北京首次召開的國際激光會議，會后參加了鄧小平主持的招待宴會。

1981年，作為改革開放后國家派出的最早一批訪問學者，彭堃墀到法國國家科學研究中心非線性光學實驗室學習訪問一年。訪學日程安排得相當滿，白天在實驗室學習、工作，晚上還要學習外語，加之大量新科學思想與技術須從頭學起，這一切對已過不惑之年的他有極大難度。但他未被這些困難所壓倒，腳踏實地從最基礎的研究工作做起，潛心鉆研各種復雜問題并一一解決。之后，又赴美國德克薩斯大學量子光學實驗室進修，其間謝常德也來此一同進修。在美國進修的3年中，夫妻雙雙參加了世界最早光場壓縮態產生的實驗研究的前期工作，并研制成高輸出穩頻YAG激光器。

1984年6月，彭堃墀夫婦參加在加利福尼亞舉行的國際量子電子學和激光光電子會議，在會上宣讀了《高輸出穩頻YAG激光器》? 論文，受到與會者好評。數日后，美國光學學會雜志即聘請彭堃墀為審稿人。作為新中國的科學家，能夠步入世界激光研究的先進行列，彭堃墀倍感驕傲與自豪。

1984年，山西省政府決定撥出20萬美元儀器購置費，希望他們夫婦能回國開展研究工作。獲悉后，1984年底，彭堃墀夫婦放棄國外優厚待遇，毅然踏上歸國路。

回國前夕，許多親友和同事以較好的生活和工作條件挽留夫婦倆在美國或到中國臺灣工作。彭堃墀毫不猶豫地回答說：“我們出國是為了學習先進科學技術，而非個人生活享受。我們應該回到自己的祖國，那里還比較落后，還有許多工作需要我們去做。”

勇攀科學高峰為國爭光

彭堃墀夫婦回國后，1985年開始創建山西大學光電研究所量子光學實驗室。彭堃墀于同年七一前光榮加入中國共產黨。

1988年至1989年，彭堃墀夫婦再次赴美國，在加州理工學院參加并完成連續變量的EPR佯謬實驗證明。在國外，夫婦倆除了做科學研究外，還注意考察研究當地經濟、文化、教育等，同山西省情做比較、分析，回國后提出改革建議，供學校和教育廳領導參考。他說：“為山西的改革開放服務，是我們的義務。”

經過十幾年的努力，1997年，山西大學光電研究所量子光學實驗室被批準為省重點實驗室。在國家自然科學基金和有關部門大力支持下，實驗室創建20余年來，彭堃墀帶領光電研究所研究人員不斷追趕光電領域的國際領先水平，逐漸將山西大學光電研究所建設成國內外具有影響力的從事量子光學研究的重要實驗研究基地。2000年，該實驗室被批準為教育部重點實驗室，2002年成為量子光學與光量子器件國家重點實驗室，這是山西省唯一從事光學基礎研究以及激光應用研究的實驗室，也是全國屈指可數的實驗量子光學的重要研究基地。經過長期積累，搭建了包括量子光學基礎和應用、量子通信、腔量子電動力學、原子系綜量子相干效應、單原子操控、量子干涉、超冷玻色-費米混合氣體、量子測量、光量子器件、電子技術、激光技術等在內的10多個實驗平臺，形成自己的研究特色。在連續變量量子信息領域完成一系列創新性成果，獲2006年度國家自然科學二等獎。在應用技術方面，加強科學儀器設備的自主創新，將部分研究成果轉化為高科技產品，“全固化單模單頻綠光激光器”獲2002年度國家技術發明二等獎，推動了基礎科學研究的發展。一批批的博士生、碩士生從這里走出去，而彭堃墀夫婦卻在這里從青春年少走到兩鬢染霜，為國家的科學事業奉獻了一生。

彭堃墀數十年致力于勇攀科研高峰，收獲了突出的成果：一是非經典光場產生與應用研究。1992年初，他用雙KTP晶體反向串接，在高精細度光學參量振蕩腔內，實現了三模同時共振，完成了正交雙模壓縮真空態光場產生實驗。之后，又設計并主持研制了新的YAP/KTP系統。1998年5月5日，國家自然科學基金委信息科學部組織重點項目鑒定，認為項目全部技術指標均達到國際最高水平。二是連續變量量子信息科學研究。在連續變量量子信息研究中取得重大成果的基礎上，彭堃墀應英國威爾士大學教授S.L.Braunstein之約，在他主編的《連續變量量子信息》? 一書中，專門以自己的實驗成果為主要內容撰寫其中一章，展示山西大學在連續變量系統量子信息學科研究中的重要進展。三是非經典光場產生系統泵浦源研制。在他的領導主持下，山西大學光電研究所于1986年使用國產元件，研制成功高功率連續穩頻Nd：YAG激光器，為進行量子光學實驗提供了激光泵浦源，獲國家教委科技進步獎。最引人注目的是全固化單橫模、全固化單頻綠光激光器項目的成功。2000年8月，國家基金委信息科學部組織專家鑒定評價說：“山西大學光電所成功研制了全固化單橫模綠光激光器和全固化單頻綠光激光器兩種樣機，對兩種激光器的腔體和結構采取了有特色的創新設計。該樣機的研制成功為國際首創，有自己的創新特色，總體水平屬國際先進。”此項目獲兩項國家專利，獲教育部技術發明獎和國家技術發明二等獎。這兩種樣機銷售到日本計量科學院、美國麻省理工學院及國內10多個學校和科研單位后，反映效果良好。

山西大學光電研究所成為世界最先進的光電研究基地之一，擁有與同水平國際先進實驗室平等對話和學術交流的地位。這些成果，若放在科研條件優越的歐美地區或國內名校也許并不為奇，但處于各方面條件較差的欠發達省份地方高校，則需要付出常人難以想象的代價。

2003年，彭堃墀當選為中國科學院院士。同年，獲得何梁何利基金科學技術進步獎。2005年當選為美國光學學會特殊資格會員，2015年當選為中國光學學會首批會士。光電所始終堅持以“攀登、奉獻”作為團隊靈魂，形成了一支敢闖敢干、敢于創新的人才隊伍，目前團隊包括中科院院士1名，美國光學學會會士 （OSAFellow） 3名，國家杰出青年基金獲得者4名，長江學者特聘教授3名，青年長江學者1名，國家千人計劃專家1名，國家重大科學研究計劃項目首席科學家4名，國家自然科學基金優秀青年科學基金項目獲得者5名，國家青年千人計劃專家2名，其他各類省部級以上人才計劃專家30余名。在Nature及其子刊、Sci.Adv.、PRL等國際重要學術刊物上發表論文700余篇。授權發明專利70余項（含2項美國發明專利），多項成果轉化成高科技產品，開發全固化單模單頻綠光激光器等系列產品10余種，產生了良好的經濟效益和社會效益。彭堃墀領導的實驗室2002年被批準為國家重點實驗室，光學學科被評為國家重點學科。其科研團隊2008年被評為國家創新研究群體，教師團隊2017年12月入選教育部首批“全國高校黃大年式教師團隊”。