我在宾夕法尼亚大学追寻微光机电系统 （Micro-Optical Electromechanical Systems）的梦想

我在宾夕法尼亚大学追寻微光机电系统

（Micro-Optical Electromechanical Systems）的梦想

Tu Xiang Zheng (涂向真)

 

每个人都有一个梦想，有了梦想，才能掀起惊涛骇浪，才能开辟柳暗花明，才能孜孜以求、始终如一，才能不避艰险、奋力拼搏，才能实现我国古代诗人李白所追求的“大鹏一日同风起，扶摇直上九万里”。我来到美国宾州大学，也带来一个梦想，就是想让我设计的微机械传感器长上光纤的尾巴，成为不管电闪雷鸣，还是风霜雪雨的全天候传感器。

经过一年多的拼搏，我的梦想终于实现了。1993年4月2日，美国的《Sensors and Actuator A》学报发表了我的论文。文中的标题为《Vertical–Membrane Optical-fiber Pressure Sensors》，这是我给长光纤尾巴的微光机械压力传感器的命名。我的传感器在世人面前第一次展示了它的雄伟英姿：新颖、奇特、标新立异、独树一帜。论文发表后，我的心里一直洋溢着澎湃的激情和胜利的喜悦，自豪和骄傲之感油然而生。

在我发表的论文中注有：Received September 1, 1992; in revised form January 4, 1993; accepted March 2, 1993。这表明我的论文从投稿到发表只花了半年的时间，比在正常情况下，发表论文需要一年至一年半时间短多了。我当时只是感到很兴奋，很鼓舞，却不知道其中的原委。后来，有一位教授告诉我：我那篇论文，结合了微光学、微电子和微机械三种学科，当时从事这种研究的人为数不多。并说我的论文中含有不少创新元素，虽然有些原始，却酝酿着一种崭新学科的诞生。学报提前发表，表明他们热衷于催生新学科。

王充在《论衡》中说：“河冰结合，非一之日寒；积土成山，非斯须之作”。我的这一成果，是经过日复一日的刻苦努力和顽强拼搏得来的，来之不易呀！

我刚到宾大时，就有人告诉我，宾大无尘室有制造光刻版的设备，研究人员用的光刻版都要自已制造，实验室没有专人负责制版。这对我来说是个不小的难题，我以前用的光刻版都是外面加工，从来不需要自已动手制造。

我一直在研究室工作，“自已动手，丰衣足食”是我的口头禅。在外人看来，我是科学家。其实，我在实验室只是个“万能”科学技术工人，实验室的工作没有不会的。所以，要我制光刻版，也不觉得有什么难处。我的态度是：“世上无难事,只怕有心人”，遇到不会做的事，虚心学习就是了，哪有学不会的呀！

我花了几天时间，仔细阅读操作说明书，就上机了。这是一台老式图形发生器制版机，德国制造，原是IBM公司的生产设备，因为陈旧被IBM公司淘汰，将其无偿赠送给宾大。让我叹为观止的是，这台机器的机械重复精度竟然高达到1微米，而美中不足的是，其控制计算机的数据处理还用落后的磁芯存储器。这种存储器的抗干扰能力极差，经常因电磁干涉而中断程序运行。

我制光刻版的实验室周围有微波实验室,，随时都可能产生强电磁干扰，所以我几次制光刻版都以失败告终。白天制不了，只好改在晚上，晚上没有人做微波实验，不会有电磁干扰。好几个晚上，我都是一个人守在实验室里，通宵达旦，陪伴我的只有答答的机器声。刚开始，我感到孤独单调，沉闷枯燥，但这种情绪没有持续多久，取而代之是“路漫漫其修远兮，吾将上下而求索”。尽管，此时的宾大Moore大楼里只有我一个人，而在我的楼下，却挺立着世界上第一台全电子数学计算机“ENIAC”。ENIAC的问世，表明了电子数字计算机时代的到来，具有划时代的伟大意义，是科学技术发展史上的重大里程碑。牛顿说过：“如果说我比别人看得更远些，那是因为我站在了巨人的肩上”，我现在不就是站在巨人的肩上吗?

提到站在巨人的肩上，让我想起伟大的华人发明家王安先生。他好像就站在制版机旁，亲切地拍着我的肩膀，笑眯眯指着制版机里的计算机，讲述他发明磁芯存储器的故事。这虽然是一时的幻觉，而我的确听到过这个故事。不过讲述故事的不是王安先生，而是他的哈佛大学同窗好友，我的中科院半导体所的前辈Cheng先生。

1949年，王安先生在哈佛大学攻读博士学位，申请了“脉冲传输控制装置”的专利，催生了磁芯存储器。1955年，IBM公司取得了王安先生的磁芯专利权，开发出计算机主存储器。从此，磁芯存储器计算机独霸计算机舞台达20年之久，在集成电路存储器成熟之后，才退出历史舞台。在很长的时间内，王安的名字，随着IBM的计算机传遍世界各地，成为家喻户晓、尽人皆知的科技名人。世人为他赞不绝口，华人为他昂首挺胸，我尊他为科技巨人，要站在他的肩上走创新发明之路。

科学技术的新陈代谢、更新换代每时每刻都在发生，任何一种高科技产品都有它的生命周期，不可能益寿延年、长生不老。在磁芯存储器的兴盛时期，人们尽情地利用它的功能，享受它的便捷。在集成电路存储器出现后，它悄然隐退，以科技功臣的美名永远留在了人们的记忆里。

有科学家预测：一旦出现像太空风暴这样强的电磁干扰，集成电路存储器也会中断工作，导致人类社会的电力供应、手机信号，甚至包括供水系统运行失常，从而给人类造成巨大的灾害。于是，光存储器应运而生，它免受电磁干扰，还有许多其它优异性能，必将取代集成电路存储器，成为计算机存储器的新霸主。

光存储器预示着光通信时代的到来，让我想起我的微光机械压力传感器研究起因。显而易见，我的微光机械压力传感器的研究，是顺应发展大势、紧跟时代潮流的英明之举。自从我发明了微机械压力传感器之后，不少人找上门来向我请教，其中就有人问我：我的微机械传感器能用来监控水库大坝吗？监控发电机？监控大桥？监控隧道？监控原子能反应堆？诸如此类问题举不胜举。我不能说谎话，只能如实告诉他们：我发明的微机械传感器做不了这些事。我见他们都很失望，又安慰他们：我要研究出能做这些事的微光机械传感器，要他们耐心等待，不久的将来，我的微光机械传感器一定会让他们满意。

有了光刻版，我就可以进入无尘室工作了。宾大的无尘室是“麻雀虽小，五脏俱全”，我做微机械所需要的设备是应有尽有。特别是配备有专用的光纤光学实验室，更让我欣喜若狂，禁不住想高喊“天助我也”！宾大的无尘室由泽梅尔教授亲自创建，他为此花了十几年的心血，他的执着追求和坚持不懈的精神永远值得我们歌颂和赞美。

宾大是私立大学，实验室的筹建经费主要靠教授自已筹集，凭借教授的学术地位、研究成果、组织管理、人际关系向校友、企业、财团等金主筹款。有的易如反掌，有的难如登天，全看教授施展的本领和权术。泽梅尔教授原在美国海军的水面武器研究中心工作，因研究成果丰硕，被提拔成部门首长。1966年加入宾大教授行列，被任命为固体电子学的RCA主席，负责筹建无尘室。泽梅尔教授是美国气体传感器研究的开创者和奠基人，同行拥戴，金主欣赏，再加上宾大长青藤盟校的金字招牌，许多大公司慷慨解囊，一间高水平的无尘室很快就成形了。随着研究成果的大量涌现，金主的捐款源源不断，实验设备日益完善，研究能力不断提升。

宾大无尘室的良好研究条件，为我提供了展示才能的坚实平台，而宾大浓厚的创新氛围更让我如虎添翼。泽梅尔教授是热释电流量传感器专利的发明人，这项专利由惠普公司开发成产品，在医疗仪器上广泛应用。这无疑对我起到促进和激励的作用。万事俱备，只欠东风，东风就是我的创造能力，我的聪明才智，我的探索精神，我的坚强意志。我期盼的东风刮起来了，风势浩荡，白浪滔天。于是乎，“东风夜放花千树，春城无处不飞花”，我终于在宾大圆了我的微光机电系统的梦。