我在賓夕法尼亞大學追尋微光機電係統 （Micro-Optical Electromechanical Systems）的夢想

我在賓夕法尼亞大學追尋微光機電係統

（Micro-Optical Electromechanical Systems）的夢想

Tu Xiang Zheng (塗向真)

 

每個人都有一個夢想，有了夢想，才能掀起驚濤駭浪，才能開辟柳暗花明，才能孜孜以求、始終如一，才能不避艱險、奮力拚搏，才能實現我國古代詩人李白所追求的“大鵬一日同風起，扶搖直上九萬裏”。我來到美國賓州大學，也帶來一個夢想，就是想讓我設計的微機械傳感器長上光纖的尾巴，成為不管電閃雷鳴，還是風霜雪雨的全天候傳感器。

經過一年多的拚搏，我的夢想終於實現了。1993年4月2日，美國的《Sensors and Actuator A》學報發表了我的論文。文中的標題為《Vertical–Membrane Optical-fiber Pressure Sensors》，這是我給長光纖尾巴的微光機械壓力傳感器的命名。我的傳感器在世人麵前第一次展示了它的雄偉英姿：新穎、奇特、標新立異、獨樹一幟。論文發表後，我的心裏一直洋溢著澎湃的激情和勝利的喜悅，自豪和驕傲之感油然而生。

在我發表的論文中注有：Received September 1, 1992; in revised form January 4, 1993; accepted March 2, 1993。這表明我的論文從投稿到發表隻花了半年的時間，比在正常情況下，發表論文需要一年至一年半時間短多了。我當時隻是感到很興奮，很鼓舞，卻不知道其中的原委。後來，有一位教授告訴我：我那篇論文，結合了微光學、微電子和微機械三種學科，當時從事這種研究的人為數不多。並說我的論文中含有不少創新元素，雖然有些原始，卻醞釀著一種嶄新學科的誕生。學報提前發表，表明他們熱衷於催生新學科。

王充在《論衡》中說：“河冰結合，非一之日寒；積土成山，非斯須之作”。我的這一成果，是經過日複一日的刻苦努力和頑強拚搏得來的，來之不易呀！

我剛到賓大時，就有人告訴我，賓大無塵室有製造光刻版的設備，研究人員用的光刻版都要自已製造，實驗室沒有專人負責製版。這對我來說是個不小的難題，我以前用的光刻版都是外麵加工，從來不需要自已動手製造。

我一直在研究室工作，“自已動手，豐衣足食”是我的口頭禪。在外人看來，我是科學家。其實，我在實驗室隻是個“萬能”科學技術工人，實驗室的工作沒有不會的。所以，要我製光刻版，也不覺得有什麽難處。我的態度是：“世上無難事,隻怕有心人”，遇到不會做的事，虛心學習就是了，哪有學不會的呀！

我花了幾天時間，仔細閱讀操作說明書，就上機了。這是一台老式圖形發生器製版機，德國製造，原是IBM公司的生產設備，因為陳舊被IBM公司淘汰，將其無償贈送給賓大。讓我歎為觀止的是，這台機器的機械重複精度竟然高達到1微米，而美中不足的是，其控製計算機的數據處理還用落後的磁芯存儲器。這種存儲器的抗幹擾能力極差，經常因電磁幹涉而中斷程序運行。

我製光刻版的實驗室周圍有微波實驗室,，隨時都可能產生強電磁幹擾，所以我幾次製光刻版都以失敗告終。白天製不了，隻好改在晚上，晚上沒有人做微波實驗，不會有電磁幹擾。好幾個晚上，我都是一個人守在實驗室裏，通宵達旦，陪伴我的隻有答答的機器聲。剛開始，我感到孤獨單調，沉悶枯燥，但這種情緒沒有持續多久，取而代之是“路漫漫其修遠兮，吾將上下而求索”。盡管，此時的賓大Moore大樓裏隻有我一個人，而在我的樓下，卻挺立著世界上第一台全電子數學計算機“ENIAC”。ENIAC的問世，表明了電子數字計算機時代的到來，具有劃時代的偉大意義，是科學技術發展史上的重大裏程碑。牛頓說過：“如果說我比別人看得更遠些，那是因為我站在了巨人的肩上”，我現在不就是站在巨人的肩上嗎?

提到站在巨人的肩上，讓我想起偉大的華人發明家王安先生。他好像就站在製版機旁，親切地拍著我的肩膀，笑眯眯指著製版機裏的計算機，講述他發明磁芯存儲器的故事。這雖然是一時的幻覺，而我的確聽到過這個故事。不過講述故事的不是王安先生，而是他的哈佛大學同窗好友，我的中科院半導體所的前輩Cheng先生。

1949年，王安先生在哈佛大學攻讀博士學位，申請了“脈衝傳輸控製裝置”的專利，催生了磁芯存儲器。1955年，IBM公司取得了王安先生的磁芯專利權，開發出計算機主存儲器。從此，磁芯存儲器計算機獨霸計算機舞台達20年之久，在集成電路存儲器成熟之後，才退出曆史舞台。在很長的時間內，王安的名字，隨著IBM的計算機傳遍世界各地，成為家喻戶曉、盡人皆知的科技名人。世人為他讚不絕口，華人為他昂首挺胸，我尊他為科技巨人，要站在他的肩上走創新發明之路。

科學技術的新陳代謝、更新換代每時每刻都在發生，任何一種高科技產品都有它的生命周期，不可能益壽延年、長生不老。在磁芯存儲器的興盛時期，人們盡情地利用它的功能，享受它的便捷。在集成電路存儲器出現後，它悄然隱退，以科技功臣的美名永遠留在了人們的記憶裏。

有科學家預測：一旦出現像太空風暴這樣強的電磁幹擾，集成電路存儲器也會中斷工作，導致人類社會的電力供應、手機信號，甚至包括供水係統運行失常，從而給人類造成巨大的災害。於是，光存儲器應運而生，它免受電磁幹擾，還有許多其它優異性能，必將取代集成電路存儲器，成為計算機存儲器的新霸主。

光存儲器預示著光通信時代的到來，讓我想起我的微光機械壓力傳感器研究起因。顯而易見，我的微光機械壓力傳感器的研究，是順應發展大勢、緊跟時代潮流的英明之舉。自從我發明了微機械壓力傳感器之後，不少人找上門來向我請教，其中就有人問我：我的微機械傳感器能用來監控水庫大壩嗎？監控發電機？監控大橋？監控隧道？監控原子能反應堆？諸如此類問題舉不勝舉。我不能說謊話，隻能如實告訴他們：我發明的微機械傳感器做不了這些事。我見他們都很失望，又安慰他們：我要研究出能做這些事的微光機械傳感器，要他們耐心等待，不久的將來，我的微光機械傳感器一定會讓他們滿意。

有了光刻版，我就可以進入無塵室工作了。賓大的無塵室是“麻雀雖小，五髒俱全”，我做微機械所需要的設備是應有盡有。特別是配備有專用的光纖光學實驗室，更讓我欣喜若狂，禁不住想高喊“天助我也”！賓大的無塵室由澤梅爾教授親自創建，他為此花了十幾年的心血，他的執著追求和堅持不懈的精神永遠值得我們歌頌和讚美。

賓大是私立大學，實驗室的籌建經費主要靠教授自已籌集，憑借教授的學術地位、研究成果、組織管理、人際關係向校友、企業、財團等金主籌款。有的易如反掌，有的難如登天，全看教授施展的本領和權術。澤梅爾教授原在美國海軍的水麵武器研究中心工作，因研究成果豐碩，被提拔成部門首長。1966年加入賓大教授行列，被任命為固體電子學的RCA主席，負責籌建無塵室。澤梅爾教授是美國氣體傳感器研究的開創者和奠基人，同行擁戴，金主欣賞，再加上賓大長青藤盟校的金字招牌，許多大公司慷慨解囊，一間高水平的無塵室很快就成形了。隨著研究成果的大量湧現，金主的捐款源源不斷，實驗設備日益完善，研究能力不斷提升。

賓大無塵室的良好研究條件，為我提供了展示才能的堅實平台，而賓大濃厚的創新氛圍更讓我如虎添翼。澤梅爾教授是熱釋電流量傳感器專利的發明人，這項專利由惠普公司開發成產品，在醫療儀器上廣泛應用。這無疑對我起到促進和激勵的作用。萬事俱備，隻欠東風，東風就是我的創造能力，我的聰明才智，我的探索精神，我的堅強意誌。我期盼的東風刮起來了，風勢浩蕩，白浪滔天。於是乎，“東風夜放花千樹，春城無處不飛花”，我終於在賓大圓了我的微光機電係統的夢。