你知道吗?龙卷风有风眼,水流有漩涡,而光,其实也有漩涡。只是光的漩涡,需要借助仪器才能看得见。
光的漩涡,可以是光的自旋和轨道自由度相互作用的结果。“追光”博士凌晓辉进一步解释,“光既有自旋角动量,也有轨道角动量。旋转的物体都会产生角动量,就好比地球自转和公转,分别产生自旋角动量和轨道角动量。”
凌晓辉博士是衡阳师范学院物理与电子工程学院教授,凭借着执着不懈的钻研精神和坚韧不拔的毅力,建立了描述光子自旋—轨道相互作用的统一理论,发现了一种新的光学几何相位。更重要的是,他与合作者一起,发展了基于光子自旋—轨道相互作用的精密测量技术,为各种潜在的应用铺平道路。
01 与“光”结缘
从阴差阳错到深深爱恋
凌晓辉,1983年8月出生于衡阳县三湖镇的一个小村庄。在凌晓辉的成长过程中,父亲长年在外工作,他和妹妹更多的是跟着务农的母亲劳作。母亲那句“不好好读书,以后天天干农活”的话,深深烙印在他的心中,激励着他努力读书,跳出农门。
▲凌晓辉在衡阳师范学院留影。(本人供图)
然而,与“光”的结缘,却充满了阴差阳错。大学时,凌晓辉本想报考师范专业,却最终被衡阳师范学院物电系电子信息科学与技术这一非师范专业录取。2005年大学毕业后,他在职业中专教过书,也在深圳当过一段时间的IT男。感觉到“这不是自己想要的生活”,他萌生了改变现状的想法。
在农村长大的他,深谙“知识改变命运”的道理。这一次,他瞄准目标——湖南大学研究生,“行动派”的他,一边工作一边复习。“日子虽然清苦,但无比充实。”凌晓辉坦言。2007年,他考研成功,成为了湖南大学的一名研究生。
又一次阴差阳错的是,他原本报考的是信息与通信工程专业,结果导师却是做光学的。在导师的影响下,凌晓辉逐渐对光学产生了浓厚的兴趣。
他形容自己与光学的“爱恨纠缠”为“先结婚后恋爱”,虽然起初并非主动选择,但随着时间的推移,他深深地爱上了这门学科。“光学很有趣,比如五彩缤纷的颜色、插在水中的筷子看起来是弯的、课本上的海市蜃楼等,这些都跟光有关。”说起“光”,凌晓辉滔滔不绝。
0 2 追“光”逐梦
研究结果为潜在应用铺平道路
凌晓辉是一个很“听劝”的人。小时候父母说“当老师好”,他就在心中埋下了“当老师”的心愿种子。读研二的时候,导师认为他肯吃苦、善钻研,劝他硕博连读。于是,他用5年半的时间,完成硕博学业,拿下硕士和博士学位。
同时,凌晓辉又是一个特别“轴”的人。他认准的事情就会埋头苦干,就像他的学生谭娅薇所说,“实验上碰到的问题,一定要想办法解决”。科研的路上布满各种各样的荆棘,凌晓辉正是凭借这股“轴”劲,坚持了下来,最终收获成功。
在复旦大学做博士后研究期间,他与合作导师周磊教授的想法一拍即合,选择光子自旋—轨道相互作用这一科研“赛道”。“在这个领域,不同学者的理论相互不能兼容,甚至有错误。”凌晓辉说,因为读博期间,他就注意到了这一问题,并进行了初步探讨,这为他节省了不少时间。着手研究后,他通过不断的推导验证和反复的仿真模拟,在失败与重来之间来回切换,用三年时间最终得出了结论。“压力山大,即便百思不得其解的时候,我也没想过要放弃。”凌晓辉就是这样“轴”的一个人。
凌晓辉的研究,统一了光学中的两类不同的自旋—轨道相互作用效应,发现二者之间存在有趣的“拓扑诱导相变”现象,并解决了自旋—轨道光子学中一系列悬而未决的科学问题。
更重要的是,由于光的自旋—轨道相互作用在纳米光子学、等离子体光子学、近场光学和拓扑光子学中扮演着越来越重要的角色,其研究结果将为各种潜在的应用铺平道路,例如精密计量、传感和各种自旋光子功能元件。
03 不忘初心
努力让学生掌握真本领
2012年,博士毕业后,凌晓辉就选择回到衡阳师范学院当老师。“一方面,是感恩母校曾经的精心培养,另一方面也圆了我的老师梦。”凌晓辉说。
▲凌晓辉正在与研究生讨论问题。
在教书育人和研究生培养方面,凌晓辉倾注了大量心血。他深知读书的不易,不仅在学术上给予他们指导,还在生活中给予他们关怀和帮助。他总是鼓励学生们要积极主动、努力上进,并推荐他们继续深造读博士。
“凌老师会给我们具体的科研课题,并一起参与研究,一起发现问题解决问题。”谭娅薇说。
“不管他们是继续读博还是工作,都希望他们能掌握真本领,提升自己的竞争力。”这是凌晓辉作为一个教育者的心声。
▲凌晓辉正在指导学生做光学实验。
在他的影响下,他的学生们也取得了不俗的成绩。其中,张赞就是他的得意门生之一。张赞研究生期间,就承担多项科研课题,并在APL(美国物理联合会旗下著名期刊)发表封面论文。毕业后,凌晓辉推荐他到华南师范大学读博士。
从农村娃到博士再到大学教授,凌晓辉用奋斗改变命运。目前,他已在国际主流期刊发表学术论文40余篇。主持国家重点研发计划子项目、国家自然科学基金面上项目、湖南省自然科学基金“杰出青年基金”等科研课题10余项。曾获2020年度教育部高等学校科学研究优秀成果奖二等奖(2/4),还入选湖南省“芙蓉学者奖励计划”青年学者、湖南省121创新人才培养工程。
回顾“追光”路,凌晓辉坦言,充满了“痛苦”“坚持”“突破”,“再痛苦”“再坚持”“再突破”这些关键词。然而,不服输的“轴”劲让他坚持了下来。因为他相信,“那些年你吃过的苦,将来一定会让你变强”。
凌晓辉用自己的实际行动诠释了什么是真正的“追光人”和“奋斗者”。