他协助建成了国内首个原位测试仪器产业化基地,并不断推动传统材料试验技术的转型升级,助力提升了核工业、航空航天等领域材料的稳定性和可靠性,并制定了原位测试仪器行业标准。通过应用其共同开发的技术和仪器,相关企业取得了显著的经济效益。中央人民政府官网和中国机械工业联合会评价他参与的工作具有独创性和国际领先水平。
他首次实现了微波重频的集成微腔光梳并将技术应用于精密光谱测量中,推动芯片级微型光梳的应用和产业化。
光学频率梳是实现光学精密测量的重要器件,广泛应用于基础科学研究、国民生产和国防军事等众多领域,是光学领域目前最火热的研究方向之一。然而传统光梳受到体积、能耗、成本等限制,只能在实验室条件下工作,难以应用于复杂的实际场景中。
为了解决这些难题,北京大学物理学院助理教授杨起帆致力于高品质因子非线性光学微腔的研究,并以此为平台开展了芯片级的微型光梳(又名集成微腔光梳)的研究,其工作主要围绕集成微腔光梳的器件与应用两方面展开。
在器件层面,杨起帆首次在二氧化硅、铌酸锂、薄层氮化硅等多种材料平台上实现了锁模的微腔光梳,包括首次在芯片上产生微波重频的光梳。在应用层面,他首次搭建了基于集成微腔光梳的双光梳系统,并应用于实时监测痕量化学物质,其灵敏度、分辨率、采样速度等均远超其他的微型光谱仪。
在研究集成光梳的过程中,杨起帆还开发了低损耗光子芯片,可广泛应用于量子计算芯片、高功率光学芯片等设备上,在通讯行业、精密制造行业等领域拥有巨大的应用潜力。
他通过一系列全光谱发光与探测的开创性研究,发明了世界上最小的光谱仪和波长最宽的可调谐纳米激光器。
光谱检测在化学分析、食品检测、生物检测等领域发挥着重要作用。传统光谱检测设备体积庞大、价格昂贵,然而减小其内部元件的尺寸又会导致其性能显著下降,因此光谱检测设备的微型化是目前科技界面临的重大技术挑战之一。
为了应对这些挑战,浙江大学研究员杨宗银开创了基于带隙渐变半导体材料的全光谱发光与探测的一系列理论、方法和工艺,发明了目前世界上最小的光谱仪。
该光谱仪用半导体纳米材料替代了传统光谱仪中用到的光栅、探测器阵列和准直光路等大元件,采用了世界首创的集分光和探测于一体的光谱仪微型化技术方案。核心器件尺寸仅有几十微米,比头发丝的直径还小,而且兼具高性能和低成本的特性,为纳米材料在微型光谱仪中的应用铺平了道路。
此外,杨宗银还开创性地将渐变半导体材料作为激光器的可变增益材料,发明了目前世界上波长最宽的可调谐纳米激光器。
她利用量子技术提升引力波探测仪的灵敏度,将量子力学现象首次带到了宏观人类尺度。
2017 年至 2019 年,于皓存带领了压缩真空态在高新 LIGO 中的安装及启用工作,实现了压缩真空态在高新 LIGO 探测仪中的首次使用,这大大提升了探测仪的灵敏度——50 赫兹以上可达 1.4 倍(即 3 分贝),并使得高新 LIGO 在其第三次观测运行中提升了 50% 的预期探测速率,将事件捕捉频率从每月提升至每周都能发现引力波。
2020 年,通过将高强度压缩真空态注入至高新 LIGO 探测仪,于皓存首次直接观测到了 200 千瓦激光在 40 千克反射镜上所产生的量子辐射压力噪声效应(QRPN)。这证明了量子反作用和海森堡不确定性原理在宏观人类尺度上依然成立。接下来,利用高新 LIGO 中强光力系统耦合所产生的量子关联(quantum correlation),于皓存实现了室温下千克级反射镜位移测量中突破 “标准量子极限”(SQL)的量子噪声,这是“量子非破坏技术”(quantum nondemolition technique)在引力波探测仪中的首次实际应用。
信息来源:DeepTech