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2025年9月，上海技物所國產自動化紅外材料外延設備投入運行時，陸衛（左）和同事在觀察設備狀態。上海技物所供圖

中國科學院上海技術物理研究所（以下簡稱上海技物所）研究員陸衛有一個多年養成的習慣。每天到辦公室后，把門敞開，然后埋頭工作。如果有人找他，他就馬上放下手頭的事情。

“敲門是需要勇氣的。”陸衛說，“有些學生可能做了好久心理建設才來找我，很容易會被關著的門‘勸退’。”

這扇敞開的門，也在無形中拉近了陸衛和同事、學生心理上的距離。30余年來，陸衛帶領團隊從基礎物理原理出發，在空間紅外遙感與探測領域屢獲突破，并逐漸摸索出“國家重大需求牽引基礎研究，基礎突破驅動顛覆性應用”的螺旋式上升創新路徑。

2025年5月，“天問二號”開啟了長達10年的小行星探索之旅。其搭載的重要載荷之一 ——遠距離測距敏感器預計今年開機使用。該載荷中的核心器件銦鎵砷雪崩單光子探測器，正是陸衛團隊依托基礎原理研制的。

2025年7月，他和合作者突破集成式圓偏振探測器偏振消光比低、光吸收率下降、微納集成對準難等三大瓶頸，成功研制出長波紅外圓偏振焦平面陣列探測器。

年逾六旬的陸衛發現無法解釋的物理現象時，依然會心潮澎湃。“這說明上帝幫你打開了一扇小窗，讓你看了一眼。很多人是看不到這扇窗的。”

為自己選導師，也為學生開一扇門

1983年，陸衛從復旦大學物理系畢業。懷揣著科研報國的理想，他報考了上海技物所的研究生。“上大學時，中國科學院在我心中的地位就很高。”陸衛說。

雖然還沒有確定被錄取，但陸衛已經開始給自己找導師了。他仔細翻了一遍研究生招生手冊，鎖定了兩位在我國紅外學科發展歷史上起到重要作用的科學家—— 一位是我國半導體學科和紅外學科創始人之一湯定元，另一位是紅外物理學家沈學礎。

本著眼見為實的想法，陸衛專門去了趟上海技物所。門衛得知這個年輕人的來意后哭笑不得，但還是幫他打電話詢問。當時湯定元不在，沈學礎則在接到電話后，爽快地讓陸衛去找他。

“我在樓梯口遇上沈老師。”陸衛壯著膽子問了一堆問題，其中一個是，“聽說現在親自帶研究生的導師并不多，您會親自指導我嗎？”

沈學礎微笑著回答：“我要招學生就會自己帶，不然就不招了。”

后來，陸衛順利考上了研究生，成為沈學礎的學生，師生相處非常融洽。對于陸衛在科研中遇到的問題，沈學礎并不會給出參考答案，而是提供解題思路；倘若陸衛無意中犯了錯，沈學礎也不會直接說他不對，而是鼓勵他再想想其他可能性。

回憶起和老師相處的點滴，陸衛表示：“沈老師的教育方法讓我始終覺得自己在進步，做科研的膽子越來越大。”

憑著這份大膽，陸衛在研究生期間的兩項研究成果發表于《物理評論》，并為實驗室的發展作出了重要貢獻。

1988年，陸衛博士畢業。在沈學礎的推薦下，陸衛獲得了德國洪堡基金的資助，赴德國布倫瑞克技術大學深造。3年后，陸衛學成歸來，以研究員的新身份回到上海技物所。

之后的日子里，陸衛始終敞開著辦公室的那扇門。“年輕人的想法是很寶貴的，我們一定要好好支持。這是一件相得益彰的事情。”陸衛說。

這扇開著的門，成為了陸衛學生心中的“定心丸”。“只要看到陸老師辦公室的門開著，我們就知道陸老師回來了，有什么問題或者困難，可以直接去找他溝通。”上海技物所博士后、陸衛的學生金融說道。

完成兩次跨越，為探測浩渺宇宙

令陸衛的學生、上海技物所研究員翁錢春最為觸動的是導師鼓勵學生大膽創新、給學生營造寬松科研環境的教學理念。

對此，陸衛表示：“只有給予學生充分的自由度，讓他們各顯神通，嘗試不同的路徑和方法，才有可能沖破現有技術的天花板，實現顛覆性突破。”

事實上，陸衛的這個想法被多次證實過。

探測器被喻為衛星的“眼睛”。通過將接收到的光信號轉換為電信號，紅外探測器可以“看到”可見光波段不可見的物體。然而，材料內部電子熱運動引發的“暗電流”，會導致探測器內部產生如同老電視上“雪花點”般的虛假信號。當紅外探測器探測遙遠、微弱的紅外信號時，這種噪聲很容易淹沒真實信號。

面對這一長期困擾學術界的問題，陸衛從半導體異質界面的物理學基礎出發，創新性提出了“電子局域化操控”理論。但若想進行實驗驗證，需要一臺能夠看清楚單個電子運動軌跡的顯微鏡。

當時正在讀博的翁錢春主動找到陸衛。“我們討論了很久。最后并不是我說服了陸老師，而是陸老師出于尊重學生的想法妥協了。”

經過4年攻關，翁錢春從零搭建起超高靈敏甚長波量子阱紅外探測器的掃描噪聲顯微鏡（SNoiM）。“這是國際上第二個、國內首個搭建成功的實驗裝置。”翁錢春補充道，“其間陸老師從未給過我任何壓力，也不催問項目進展，但他在我遇到困難時會積極想辦法解決。”

憑著這臺顯微鏡，陸衛團隊首次在實驗中觀測到了半導體中經電場加速后的熱電子溫度，揭示了局域化電子的準絕熱輸運機理，突破了傳統的能量耗散焦耳定律限制。2018年，這項研究成果發表于《科學》。

此后，陸衛帶領團隊很快研制出量子阱長波紅外焦平面器件。2020年，該器件成功應用于新技術試驗衛星G星，開啟了我國高性能量子結構紅外探測器在航天的應用。

解決了“看得清”的問題后，陸衛又馬不停蹄地帶著團隊向“分得清”邁進。

“一個真人和蠟像站在一起，如果蠟像足夠逼真，我們很難根據照片判斷哪個是真人。但倘若了解光譜特征，就能很容易區分了。”陸衛解釋，這一物質獨有的特征被形象地稱為“光譜指紋”。

然而，在長波紅外波段，太空環境中存在的大量背景輻射，給探測器“驗”指紋帶來了很大麻煩。

于是，陸衛從基礎研究入手，提出了光子與電子聯合操控的思想，建立了抑制背景光電流的“光電臨界耦合模式”。

“臨界耦合原本被認為是量子器件的一個弱點。學術界都追求探測器吸收光信號的高效率，而在臨界耦合的地方效率并不高。”陸衛回憶道，“我們借用了其他物理學分支領域的概念，發現可以利用這個‘弱點’，一試果然成功了。”

在此基礎上，陸衛團隊通過精巧設計，把目標信號和背景輻射完美分離，讓白天看星星成為可能。

這項實驗室成果最終推動了單片可集成56光譜通道的高光譜紅外焦平面器件的誕生。目前，該器件已成功應用于遙感三十七號衛星。

在沃土中生根，愿研究能為國所用

“我們的研究雖屬于基礎領域，但這些是用錢買不來的。”陸衛指出，這些成果能快速走向應用，離不開上海技物所這片“沃土”。

作為一家為發展紅外技術而生的研究所，上海技物所逐漸搭建起從紅外探測器基礎研究到空間應用的完整創新鏈條，不同環節之間各有分工又互相支撐。

一方面，上海技物所的研究成果直接服務于國家需求，這些需求被進一步分解為一個個亟待攻克的科學問題；另一方面，一旦有了科學突破，專注探測器、材料加工、載荷總體的團隊馬上加入進來，讓實驗室成果得以快速應用。

在上述科研文化影響下，陸衛做的基礎研究，從不追求“熱點”，只為突破技術瓶頸，解決現有空間紅外探測器無法解決的問題。

過去30余年間，陸衛基于在量子結構材料、亞波長光電調控等基礎研究方面提出的新機制，開發出一系列新型空間光電子器件，其中多個器件已應用于我國實踐衛星系列、海洋衛星系列和氣象衛星系列等。陸衛團隊先后獲得國家自然科學獎二等獎和國家技術發明獎二等獎。

但在陸衛看來，新物理理論的“天花板”才剛剛突破，更多的實驗和實踐驗證在路上。他確信，隨著我國航天技術的進一步發展，這些新技術、新器件的應用范圍將越來越廣。

而他接下來要做的，依然是秉持“科學研究要為國家所用”的理念，跟著國家需求走，探索更多未知。

（原載于《中國科學報》?2026-01-08 第4版?人物）