探索激光的科技功臣——彭堃墀

孟红

彭堃墀，1936年出生，四川广元人。量子光学和激光物理领域的知名专家。1961年毕业于四川大学物理系。1985年加入中国共产党。1991年至2000年任山西大学校长。1994年被山西省人民政府授予“科技功臣”称号，2003年11月当选为中国科学院院士。曾任山西大学光电研究所所长、中国物理学会理事、中国物理学会量子光学专业委员会副主任，国家自然科学基金委信息科学部光学评审专家及信息科学部第二届专家咨询委员会委员等职。主要从事量子光学、固体激光技术等领域的基础与应用研究。先后获得国家技术发明二等奖、国家自然科学二等奖等荣誉。

放弃优厚待遇毅然回国

1961年彭堃墀从四川大学物理系毕业后，同校友谢常德（两人后结为夫妻）一起被分配到山西大学物理系任教，先后讲授理论力学、热力学、统计物理学等课。他讲课深入浅出，生动活泼，深受学生欢迎。“文化大革命”期间，他也千方百计埋头学习和研究。

党的十一届三中全会带来了科学的春天。彭堃墀夫妇以极大的热情投入激光谐振腔、固体激光器热不灵敏腔的研制工作，力图在技术上有所突破。经过一年多探索，完成了椭圆聚光腔、双椭圆聚光腔和四椭圆聚光腔的研制，同时发表了相关科研论文。1978年10月，两人通力合作，在美国《应用光学》  杂志上发表论文，纠正了美国学者巴勒斯和斯开勒斯论文上的错误。这是他俩首次在国际性权威刊物上发表论文，反响较大，自身亦受到极大鼓舞。

1978年到1980年，彭堃墀4次获省科研成果奖。1980年作为山西省唯一代表，出席在北京首次召开的国际激光会议，会后参加了邓小平主持的招待宴会。

1981年，作为改革开放后国家派出的最早一批访问学者，彭堃墀到法国国家科学研究中心非线性光学实验室学习访问一年。访学日程安排得相当满，白天在实验室学习、工作，晚上还要学习外语，加之大量新科学思想与技术须从头学起，这一切对已过不惑之年的他有极大难度。但他未被这些困难所压倒，脚踏实地从最基础的研究工作做起，潜心钻研各种复杂问题并一一解决。之后，又赴美国德克萨斯大学量子光学实验室进修，其间谢常德也来此一同进修。在美国进修的3年中，夫妻双双参加了世界最早光场压缩态产生的实验研究的前期工作，并研制成高输出稳频YAG激光器。

1984年6月，彭堃墀夫妇参加在加利福尼亚举行的国际量子电子学和激光光电子会议，在会上宣读了《高输出稳频YAG激光器》  论文，受到与会者好评。数日后，美国光学学会杂志即聘请彭堃墀为审稿人。作为新中国的科学家，能够步入世界激光研究的先进行列，彭堃墀倍感骄傲与自豪。

1984年，山西省政府决定拨出20万美元仪器购置费，希望他们夫妇能回国开展研究工作。获悉后，1984年底，彭堃墀夫妇放弃国外优厚待遇，毅然踏上归国路。

回国前夕，许多亲友和同事以较好的生活和工作条件挽留夫妇俩在美国或到中国台湾工作。彭堃墀毫不犹豫地回答说：“我们出国是为了学习先进科学技术，而非个人生活享受。我们应该回到自己的祖国，那里还比较落后，还有许多工作需要我们去做。”

勇攀科学高峰为国争光

彭堃墀夫妇回国后，1985年开始创建山西大学光电研究所量子光学实验室。彭堃墀于同年七一前光荣加入中国共产党。

1988年至1989年，彭堃墀夫妇再次赴美国，在加州理工学院参加并完成连续变量的EPR佯谬实验证明。在国外，夫妇俩除了做科学研究外，还注意考察研究当地经济、文化、教育等，同山西省情做比较、分析，回国后提出改革建议，供学校和教育厅领导参考。他说：“为山西的改革开放服务，是我们的义务。”

经过十几年的努力，1997年，山西大学光电研究所量子光学实验室被批准为省重点实验室。在国家自然科学基金和有关部门大力支持下，实验室创建20余年来，彭堃墀带领光电研究所研究人员不断追赶光电领域的国际领先水平，逐渐将山西大学光电研究所建设成国内外具有影响力的从事量子光学研究的重要实验研究基地。2000年，该实验室被批准为教育部重点实验室，2002年成为量子光学与光量子器件国家重点实验室，这是山西省唯一从事光学基础研究以及激光应用研究的实验室，也是全国屈指可数的实验量子光学的重要研究基地。经过长期积累，搭建了包括量子光学基础和应用、量子通信、腔量子电动力学、原子系综量子相干效应、单原子操控、量子干涉、超冷玻色-费米混合气体、量子测量、光量子器件、电子技术、激光技术等在内的10多个实验平台，形成自己的研究特色。在连续变量量子信息领域完成一系列创新性成果，获2006年度国家自然科学二等奖。在应用技术方面，加强科学仪器设备的自主创新，将部分研究成果转化为高科技产品，“全固化单模单频绿光激光器”获2002年度国家技术发明二等奖，推动了基础科学研究的发展。一批批的博士生、硕士生从这里走出去，而彭堃墀夫妇却在这里从青春年少走到两鬓染霜，为国家的科学事业奉献了一生。

彭堃墀数十年致力于勇攀科研高峰，收获了突出的成果：一是非经典光场产生与应用研究。1992年初，他用双KTP晶体反向串接，在高精细度光学参量振荡腔内，实现了三模同时共振，完成了正交双模压缩真空态光场产生实验。之后，又设计并主持研制了新的YAP/KTP系统。1998年5月5日，国家自然科学基金委信息科学部组织重点项目鉴定，认为项目全部技术指标均达到国际最高水平。二是连续变量量子信息科学研究。在连续变量量子信息研究中取得重大成果的基础上，彭堃墀应英国威尔士大学教授S.L.Braunstein之约，在他主编的《连续变量量子信息》  一书中，专门以自己的实验成果为主要内容撰写其中一章，展示山西大学在连续变量系统量子信息学科研究中的重要进展。三是非经典光场产生系统泵浦源研制。在他的领导主持下，山西大学光电研究所于1986年使用国产元件，研制成功高功率连续稳频Nd：YAG激光器，为进行量子光学实验提供了激光泵浦源，获国家教委科技进步奖。最引人注目的是全固化单横模、全固化单频绿光激光器项目的成功。2000年8月，国家基金委信息科学部组织专家鉴定评价说：“山西大学光电所成功研制了全固化单横模绿光激光器和全固化单频绿光激光器两种样机，对两种激光器的腔体和结构采取了有特色的创新设计。该样机的研制成功为国际首创，有自己的创新特色，总体水平属国际先进。”此项目获两项国家专利，获教育部技术发明奖和国家技术发明二等奖。这两种样机销售到日本计量科学院、美国麻省理工学院及国内10多个学校和科研单位后，反映效果良好。

山西大学光电研究所成为世界最先进的光电研究基地之一，拥有与同水平国际先进实验室平等对话和学术交流的地位。这些成果，若放在科研条件优越的欧美地区或国内名校也许并不为奇，但处于各方面条件较差的欠发达省份地方高校，则需要付出常人难以想象的代价。

2003年，彭堃墀当选为中国科学院院士。同年，获得何梁何利基金科学技术进步奖。2005年当选为美国光学学会特殊资格会员，2015年当选为中国光学学会首批会士。光电所始终坚持以“攀登、奉献”作为团队灵魂，形成了一支敢闯敢干、敢于创新的人才队伍，目前团队包括中科院院士1名，美国光学学会会士 （OSAFellow） 3名，国家杰出青年基金获得者4名，长江学者特聘教授3名，青年长江学者1名，国家千人计划专家1名，国家重大科学研究计划项目首席科学家4名，国家自然科学基金优秀青年科学基金项目获得者5名，国家青年千人计划专家2名，其他各类省部级以上人才计划专家30余名。在Nature及其子刊、Sci.Adv.、PRL等國际重要学术刊物上发表论文700余篇。授权发明专利70余项（含2项美国发明专利），多项成果转化成高科技产品，开发全固化单模单频绿光激光器等系列产品10余种，产生了良好的经济效益和社会效益。彭堃墀领导的实验室2002年被批准为国家重点实验室，光学学科被评为国家重点学科。其科研团队2008年被评为国家创新研究群体，教师团队2017年12月入选教育部首批“全国高校黄大年式教师团队”。