論文專著：
發(fā)表學(xué)術(shù)論文20余篇，其中一區(qū)論文3篇、SCI收錄17篇、EI收錄20余篇。合作出版國外專著兩部。
書籍章節(jié):
[1] super-Resolution Optical Data Storage Using Binary Opitcs
Wang Haifeng*; Gan Fuxi
Data Storage at the Nanoscale Adwances and Applications, Gan Fuxi Wang Yang, Pan Stanford, 19-39, 2015.
[2] Optical Data Storage
Yang Wang*; Yiqun Wu; Haifeng Wang; Mingju Huange; Yan Wan
Memory Mass Storage, Campardo,Giovanni;Tiziani,Federico;Iaculo,Massiom, Springer, 335-420, 2011-02-18.
代表性英文論文：
[1] Xie Fuming; Ni Yao; Wei Fang; Hai Feng Wang; Fuxing Gu*; Songlin Zhuang.Single-mode lasing via loss engineering in fiber-taper-coupled polymer bottle microresonators.Photonics Research, 2017, 5(6): B29-B33.
[2] Gu, Fuxing*; Cui, Hongbin; Liao, Feng; Lin, Xing; Wang, Haifeng; Zeng, Heping.Mode tailoring in subwavelength-dimensional semiconductor micro/nanowaveguides by coupling optical microfibers.Optics Express, 2016, 24(20): 23361-23367.
[3] Wang, Haifeng*; Lin, Jian; Zhang, Dawei; Wang, Yang; Gu, Min*; Urbach, H. P.; Gan, Fuxi; Zhuang, Songlin.Creation of an anti-imaging system using binary optics.Scientific Reports, 2016, 6: 33064.
[4] Xu, Jianghua; Jiang, Liping; Zhu, Houfei; Liu, Lingling; Hu, Jinbing; Wang, Haifeng*; Zhuang, Songlin.Experimental generation and observation of a super-resolution optical tube.Journal of Innovative Optical Health Sciences, 2016, 9(3): 1641002.
[5] Yikun Zha; Jinsong Wei*; Haifeng Wang; Fuxi Gan.Creation of an ultra-long depth of focus super-resolution longitudinally polarized beam with a ternary optical element.Journal of Optics A: Pure and Applied Optics , 2013, 15(7): 075703.
[6] Ye, Huapeng#*; Wang, Haifeng#; Yeo, Swee Ping; Qiu, Chengwei.FINITE-BOUNDARY BOWTIE APERTURE ANTENNA FOR TRAPPING NANOPARTICLES.Progress in Electromagnetics Research-Pier, 2013, 136: 17-27.
[7] Wang, Haifeng*; Sheppard, Colin J. R.; Ravi, Koustuban; Ho, Seng Tiong; Vienne, Guillaume.Fighting against diffraction: apodization and near field diffraction structures.Laser & Photonics Reviews, 2012, 6(3): 354-392.
[8] Novitsky, Andrey; Qiu, Cheng-Wei; Wang, Haifeng.Single Gradientless Light Beam Drags Particles as Tractor Beams.Physical Review Letters, 2011, 107(20): 203601.
[9] Wang Haifeng.Longitudinally polarized light and its applications in HAMR.STORAGE UNLIMITED, 2011, mica (p) no.: 094/08(JAN - MAY): 2-3.
[10] Lin, Jian*; Zheng, Wei; Wang, Haifeng; Huang, Zhiwei.Effects of scatterers' sizes on near-field coherent anti-Stokes Raman scattering under tightly focused radially and linearly polarized light excitation.Optics Express, 2010, 18(10): 10888-10895.
[11] Lin, Jian; Lu, Fake; Wang, Haifeng; Zheng, Wei; Sheppard, Colin J. R.; Huang, Zhiwei*.Improved contrast radially polarized coherent anti-Stokes Raman scattering microscopy using annular aperture detection.Applied Physics Letters, 2009, 95(13): 1337031-1337033.
[12] Lin, Jian; Wang, Haifeng; Zheng, Wei; Lu, Fake; Sheppard, Colin; Huang, Zhiwei*.Numerical study of effects of light polarization, scatterer sizes and orientations on near-field coherent anti-Stokes Raman scattering microscopy.Optics Express, 2009, 17(4): 2423-2434.
[13] Wang, Haifeng*; Shi, Luping; Lukyanchuk, Boris; Sheppard, Colin; Chong, Chong Tow.Creation of a needle of longitudinally polarized light in vacuum using binary optics.Nature Photonics, 2008, 2(8): 501-505.
[14] Wang, Haifeng*; Yuan, Gaoqiang; Tan, Weilian; Shi, Luping; Chong, Towchong.Spot size and depth of focus in optical data storage system.Optical Engineering, 2007, 46(6): 652011-652013.
[15] Wang, Haifeng*; Groen, F. H.; Pereira, S. F.; Braat, J. J. M..Micron-sized imaging system based on multimode waveguides.Optical Review, 2007, 14(1): 29-32.
[16] Wang, Haifeng*; Shi, Luping1; Yuan, Gaoqiang; Miao, X.S.; Tan, Weilian; Chong, Towchong.Subwavelength and super-resolution nondiffraction beam.Applied Physics Letters, 2006, 89(17): 171102.
[17] Yuan, Hong Xing*; Xu, Bao Xi; Wang, Hai Feng; Chong, Tow Chong.Roles and contributions of surface plasmons, evanescent modes and propagation modes for near-field enhancement of nano-slit.Japanese Journal of Applied Physics, 2006, 45(9A): 6974-6980.
[18] Yuan, HX*; Xu, BX; Wang, HF; Chong, TC.Field enhancement of nano-sized metal aperture with and without surrounding corrugations through resonant surface plasmons.Japanese Journal of Applied Physics, 2006, 45(2A): 787-791.
[19] Wang, HF*; Groen, FH; Pereira, SF; Braat, JJM.Optical waveguide focusing system with short free-working distance.Applied Physics Letters, 2003, 83(22): 4486-4487.
[20] Yin, JP*; Gao, WJ; Wang, HF; Long, Q.Generations of dark hollow beams and their applications in laser cooling of atoms and all optical-type Bose-Einstein condensation.Chinese Physics, 2002, 11(11): 1157-1169.
[21] Wang, HF*; Gan, FX.Phase-shifting apodizers for increasing focal depth.Applied Optics, 2002, 41(25): 5263-5266.
[22] Wang, HF*; Gan, FX.High focal depth with a pure-phase apodizer.Applied Optics, 2001, 40(31): 5658-5662.
[23] Wang, HF*; Chen, ZY; Gan, FX.Phase-shifting apodizer for next-generation digital versatile disk.Optical Engineering, 2001, 40(6): 991-994.
[24] Wang, HF*; Gan, FX.New approach to superresolution.Optical Engineering, 2001, 40(5): 851-855.
中文期刊論文：
[1] 于穎,林大鈞,王海鳳.TIE和GS迭代算法用于生物細(xì)胞的相位恢復(fù)[J].光學(xué)儀器,2020,42(01):1-6.
[2] 劉忱,王海鳳.近場(chǎng)聚焦的納米散射結(jié)構(gòu)研究[J].光學(xué)儀器,2019,41(05):47-52.
[3] 石鑫,王海鳳.法諾光柵的共振特性研究[J].光學(xué)儀器,2019,41(05):71-75.
[4] 劉韻杰,于穎,王海鳳.相位恢復(fù)算法在仿真與實(shí)驗(yàn)上的研究[J].光學(xué)儀器,2019,41(04):42-47.
[5] 于穎,石鑫,劉忱,王海鳳.聲致發(fā)光技術(shù)進(jìn)展與應(yīng)用前景[J].光學(xué)儀器,2019,41(02):89-94.
[6] 張永軒,林劍,劉玲玲,王海鳳,莊松林.基于局域表面等離子體共振的近場(chǎng)偏振測(cè)量[J].光學(xué)儀器,2019,41(02):1-5.
[7] 孟春麗,王海鳳,劉韻杰,曾大奎.基于相位恢復(fù)的二維圖像彩色再現(xiàn)[J].上海理工大學(xué)學(xué)報(bào),2019,41(02):143-148.
[8] 蘇明生,張永軒,孟春麗,王海鳳.超分辨率納米聚焦系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].光學(xué)儀器,2018,40(06):61-64.
[9] 馬振新,王海鳳,劉仲之,朱厚飛.艾里光束的產(chǎn)生及對(duì)微小粒子的操作[J].光學(xué)儀器,2016,38(02):134-138+144.
[10] 朱厚飛,姜利平,劉玲玲,王海鳳.一種基于切趾波帶片產(chǎn)生局域空心光束的新方法[J].光學(xué)儀器,2016,38(02):149-153+166.
[11] 姜利平,劉玲玲,朱厚飛,王海鳳.實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生超分辨光學(xué)聚焦暗斑[J].光學(xué)儀器,2016,38(01):31-34+40.
[12] 朱厚飛,董祥美,馬振新,姜利平,王海鳳.三次相位調(diào)制參數(shù)對(duì)艾里光束的影響[J].光學(xué)儀器,2016,38(01):27-30.
[13] 林明超,王新,董祥美,王海鳳.基于手勢(shì)的自然用戶界面(NUI)在會(huì)議中的應(yīng)用[J].光學(xué)儀器,2015,37(05):392-396.
[14] 陳仲裕,王海鳳.光盤系統(tǒng)中的光纖飛行頭應(yīng)用[J].中國激光,2003(11):1041-1043.
[15] 王海鳳*; 陳仲裕; 干福熹; Wang Haifeng Chen Zhongyu Gan Fuxi (Shanghai Institute of.用相移光闌延長(zhǎng)高密度數(shù)字化視頻光盤物鏡焦深的研究.光學(xué)學(xué)報(bào), 2001, (10): 1260-1263.
[16] 李青會(huì)*; 孫潔林; 王海鳳; 干福熹.原子力顯微鏡對(duì)TeO_x薄膜中短波長(zhǎng)靜態(tài)記錄點(diǎn)結(jié)構(gòu)的分析.光學(xué)學(xué)報(bào), 2001, (10): 1177-1181.
[17] 王海鳳*; 干福熹; 陳仲裕; Wang Haifeng Gan Fuxi Chen Zhongyu (Shanghai Institute of.一種新型衍射超分辨光學(xué)器件.光學(xué)學(xué)報(bào), 2001, (05): 593-596.
[18] 龔浩瀚; 劉誠; 陳大慶; 王海鳳; 姜錦虎; Gong haohan Liu Cheng Chen Daqing Wang Haifeng Jiang Jinhu (Physics Department, Institute of Science, Suzhou University, Suzhou 215006).激光散斑相關(guān)性和位移的關(guān)系研究.光學(xué)學(xué)報(bào), 2001, (02): 211-214.
會(huì)議論文：
[1] Wang, Haifeng*; Chong, Chong Tow; Shi, Luping.Optical Antennas and Their Potential Applications to 10 Terabit/in(2) Recording.Topical Meeting on Optical Data Storage, United States, 2009 to 2009-05-13.
[2] Xu, Baoxi*; Zhang, Qide; Yuan, Hongxing; Zhang, Jun; Ji, Rong; Chuah, Chong Wei; Daud, Sofinan Bin Muhamda; Lim, Yang Beng; Wang, Haifeng; Chong, Tow.Study of the thermal effect on slider in heat assisted magnetic recording.Optical Data Storage 2007, 2007-05-20 to 2007-05-23.
[3] Wang, HF*; Groen, FH; Pereira, SF.Parallel recording with optical waveguide array.Topical Meeting on Optical Data Storage, Netherlands, 2004 to 2004-04-21.
[4] 姜錦虎; 沈永昭; 陳大慶; 王海鳳; 劉誠. 激光散斑相關(guān)性和位移關(guān)系的實(shí)驗(yàn)研究.第九屆全國實(shí)驗(yàn)力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議, 中國,廣東省,廣州市, 2000-01-01.
[5] 王海鳳*; 陳大慶; 謝蒙萌; 楊勇; 童青; 姜錦虎.跳動(dòng)量的高精度測(cè)量技術(shù)研究.第九屆全國實(shí)驗(yàn)力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議, 中國,廣東省,廣州市, 2000.
[6] 姜錦虎; 王海鳳; 劉誠.數(shù)字散斑圖跟相關(guān)測(cè)量系統(tǒng)抗噪聲干擾能力關(guān)系的研究—提高相關(guān)測(cè)量精度途徑之一.第九屆全國實(shí)驗(yàn)力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議, 中國,廣東省,廣州市, 2000-01-01.
[7] 姜錦虎; 陳大慶; 王海鳳; 謝蒙萌; 陶智; 張熹.大錯(cuò)位數(shù)字散斑干涉術(shù).第九屆全國實(shí)驗(yàn)力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議, 中國,廣東省,廣州市, 2000-01-01.
[8] 陳大慶; 姜錦虎; 王海鳳; 楊勇.相關(guān)系統(tǒng)跟其抗噪聲干擾能力關(guān)系的研究—提高相關(guān)測(cè)量精度之二.第九屆全國實(shí)驗(yàn)力學(xué)學(xué)術(shù)會(huì)議, 中國,廣東省,廣州市, 2000-01-01.
超分辨成像之戰(zhàn)
——記上海理工大學(xué)成像光學(xué)研究所教授王海鳳
看似偶然，三位光學(xué)超分辨成像領(lǐng)域的科學(xué)家摘取了2014年度諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。在這一領(lǐng)域的新原理、新技術(shù)還說不上“瓜熟蒂落”之時(shí)，諾貝爾獎(jiǎng)評(píng)獎(jiǎng)委員會(huì)就迅速做出了抉擇，著實(shí)出乎一般人的意料。
然而，同行學(xué)者都明白，突破光學(xué)衍射極限，解決了光學(xué)顯微成像長(zhǎng)達(dá)一個(gè)半世紀(jì)之久的難題，這將為生命科學(xué)、納米科學(xué)等領(lǐng)域帶來根本性變革，科學(xué)意義非同一般。
于是，一個(gè)讓國人焦慮的問題隨之而來——在這塊剛剛進(jìn)入公眾視野的科研“新大陸”上，要多久才能聽到中國的聲音？
事實(shí)上，早在多年之前，中國學(xué)者王海鳳的超分辨成像研究，就曾引起過國內(nèi)外同行的集體矚目。
追光溯源，是他永恒的信念
1998年，王海鳳從蘇州大學(xué)物理系取得碩士學(xué)位，進(jìn)入中科院上海光機(jī)所，師從干福熹院士，開始了光學(xué)超分辨領(lǐng)域的研究。之所以選擇這一領(lǐng)域，除了自身興趣，主要得益于導(dǎo)師的前瞻性判斷和引導(dǎo)。經(jīng)過三年的埋頭鉆研，2001年，他與導(dǎo)師一起，首次提出了“應(yīng)用位相型光闌實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)焦深超分辨無衍射激光光束”這一成果，發(fā)表在應(yīng)用光學(xué)雜志上，解決了光學(xué)系統(tǒng)離焦球面像差的問題，確保物體離開物鏡焦點(diǎn)后，系統(tǒng)所成的像不再模糊。這既是科學(xué)問題，又是工程問題,為納米光學(xué)成像、光學(xué)相干層析顯微術(shù)和激光加工等領(lǐng)域提供了向縱深方向發(fā)展的新方法，目前已經(jīng)被應(yīng)用在相關(guān)領(lǐng)域。
博士畢業(yè)前夕，出于對(duì)前沿技術(shù)的渴慕，王海鳳主動(dòng)聯(lián)系了歐洲荷蘭代爾夫特科技大學(xué)的布萊特教授。布萊特教授是歐洲光學(xué)領(lǐng)域的權(quán)威專家、歐盟光學(xué)協(xié)會(huì)的創(chuàng)始人之一，也是最早進(jìn)行光盤系統(tǒng)、光學(xué)掃描系統(tǒng)成像的研究者之一。經(jīng)過嚴(yán)格的面試，他接收王海鳳赴荷蘭進(jìn)行博士后研究，參與歐洲第五框架下的大型項(xiàng)目。
在國內(nèi)外頂尖專家的引領(lǐng)下，王海鳳博士的科技視野和專業(yè)技術(shù)得到了迅速提升。2014年末，他作為高級(jí)研究員被引進(jìn)新加坡數(shù)據(jù)存儲(chǔ)研究所，并擔(dān)當(dāng)了項(xiàng)目負(fù)責(zé)人和研究科學(xué)家。在新加坡，他申請(qǐng)了兩個(gè)基礎(chǔ)研究項(xiàng)目，仍然圍繞光學(xué)納米成像展開。而就是在這兩個(gè)基礎(chǔ)項(xiàng)目取得重大突破的同時(shí)，王海鳳的目光聚焦在了通過改變光的偏振態(tài)突破衍射極限上。經(jīng)過研究室里廢寢忘食的日日夜夜，2013年，他終于帶著自己的研究成果和在國際同行中強(qiáng)大的學(xué)術(shù)影響力，翩然回國。
尋求突破，沒有不可逾越的極限
何謂衍射極限，突破它為什么有著至關(guān)重要的意義呢？
幾百年前，荷蘭科學(xué)家列文虎克利用自己搭建的顯微鏡發(fā)現(xiàn)了懸浮在水滴中的細(xì)小浮游微生物，從此打開了人類進(jìn)入微觀世界的大門。隨著時(shí)代演進(jìn)，依靠不斷進(jìn)步的科學(xué)手段，面紗被一層層揭開，現(xiàn)代生物學(xué)和材料科學(xué)的發(fā)展對(duì)微觀結(jié)構(gòu)的研究提出了越來越高的分辨率需求，我們寄希望于光學(xué)顯微無止境地“放大”下去，讓我們想看到多小就能看到多小，可以從分子水平揭示生命過程和材料性能的物理本質(zhì)，也為此做出了種種嘗試，卻最終發(fā)現(xiàn)，在真理與表象之間，依然存在一道無法逾越的“墻”，這就是衍射極限。
從幾何光學(xué)的角度看，通過合理設(shè)計(jì)光學(xué)成像系統(tǒng)，光學(xué)顯微鏡具備實(shí)現(xiàn)任意放大倍率的能力。換言之，如果將光束的傳播軌跡看成幾何線條的話，利用光學(xué)顯微鏡可以將任意小的待觀測(cè)對(duì)象以無限的倍率放大，直到能夠被肉眼直接觀測(cè)為止。不幸的是，我們身處的世界在本質(zhì)上是量子世界, 最終一切物質(zhì)都必須用“波”的概念來描述，對(duì)光自然也不例外。
1873年，德國科學(xué)家阿貝提出了衍射極限理論：光是一種電磁波，由于存在衍射，一個(gè)被觀測(cè)的點(diǎn)經(jīng)過光學(xué)系統(tǒng)成像后，得到的不是理想的點(diǎn)，而是一個(gè)衍射像，它是一個(gè)彌散的斑。如果有兩個(gè)點(diǎn)靠得很近，由這兩個(gè)點(diǎn)各自產(chǎn)生的彌散斑就疊加在一起，我們看到的就是一個(gè)彌撒斑。分辨率的極限大約為入射光波長(zhǎng)的二分之一(d=λ/2)。可見光的波長(zhǎng)通常在380～780納米之間，根據(jù)衍射極限公式，光學(xué)顯微鏡的分辨率極限就在200納米（0.2微米）左右。如果兩個(gè)物體的中心間距小于0.4微米，你看到的將是一個(gè)模糊的光斑。這就是很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，光學(xué)顯微鏡的分辨極限。
此后，直到上世紀(jì)90年代，人們一直認(rèn)為光學(xué)顯微鏡所能夠看清的物體的最小尺寸大約為光波長(zhǎng)的一半左右，普通光學(xué)顯微鏡的橫向分辨率一般只能達(dá)到200nm,縱向分辨率約500nm。這對(duì)于研究亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)和分子結(jié)構(gòu)已無能為力。在這樣的認(rèn)識(shí)背景下，即便很多一流的光學(xué)科學(xué)家也認(rèn)為，突破光學(xué)衍射極限在原理上是一件不可能的事情。雖然電子顯微鏡和原子力顯微鏡可以達(dá)到亞納米的分辨率,但是其只能對(duì)非活性離體細(xì)胞樣品進(jìn)行觀測(cè)的缺點(diǎn)限制了其在生物領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。如何利用光學(xué)方法突破傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡的分辨率極限進(jìn)入納米觀測(cè)領(lǐng)域被稱之為“超分辨成像技術(shù)”，美國光學(xué)學(xué)會(huì)把它列為21世紀(jì)光學(xué)五大研究計(jì)劃之首，攻克它成為了光學(xué)顯微成像技術(shù)的一個(gè)重要挑戰(zhàn)和機(jī)遇。
王海鳳為我們介紹到“今年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)所說的熒光超分辨率顯微技術(shù)，實(shí)際上是指借助于光與物質(zhì)相互作用產(chǎn)生的奇特效應(yīng)來突破光學(xué)衍射極限。利用熒光分子作為成像對(duì)象的標(biāo)記物，熒光分子的特性是可以被一束波長(zhǎng)較短的光束激發(fā)，然后發(fā)射出波長(zhǎng)較長(zhǎng)的熒光。正如我們覺得暗夜中穿著熒光衣的人特別顯眼，熒光標(biāo)記使得我們感興趣的觀測(cè)對(duì)象在復(fù)雜的生物結(jié)構(gòu)中脫穎而出。然而，使用熒光材料產(chǎn)生有效的納米尺度光源，只適用于生物成像，對(duì)于更廣泛的光學(xué)成像不適應(yīng)，比如對(duì)工業(yè)CPU的納米尺度結(jié)構(gòu)來說，集成電路很難進(jìn)行熒光處理，像利用熒光材料和生物分子一樣的相互作用，在工業(yè)上進(jìn)行實(shí)時(shí)分析更是做不到的。而我們的目標(biāo)就是，開發(fā)出一套超分辨光學(xué)成像技術(shù)，適用于納米集成芯片的光學(xué)成像。”
有的放矢，光學(xué)縱波“第一人”
目標(biāo)既已鎖定，剩下的就是全情投入戰(zhàn)斗了。
在新加坡做研究時(shí)，由于在西方的學(xué)術(shù)影響力，《激光與光電子評(píng)論》雜志邀請(qǐng)王海鳳寫了一篇評(píng)論文章，文章中，王海鳳博士對(duì)衍射現(xiàn)象及其在光學(xué)成像和光束傳播過程中的作用進(jìn)行了分析，對(duì)當(dāng)前的超分辨技術(shù)、納米成像技術(shù)和無衍射光束技術(shù)進(jìn)行了分析、歸納和總結(jié)，指出了目前各種光學(xué)納米成像技術(shù)的不足點(diǎn)，為以后光學(xué)納米成像領(lǐng)域的發(fā)展提供了借鑒，預(yù)測(cè)了未來可能的發(fā)展方向，題目叫做《與衍射做斗爭(zhēng)》。這個(gè)題目，基本上就是他多年來科研經(jīng)歷的真實(shí)寫照。
“研究光必須要研究其本質(zhì)，光究竟是什么東西，這個(gè)東西一直困擾著我們，雖然在各個(gè)領(lǐng)域的應(yīng)用非常多，但是光到底是什么物質(zhì)，它的偏振態(tài)是怎么產(chǎn)生的，如何改變它，如何通過改變光的基本特性來實(shí)現(xiàn)更高分辨率的成像？這是我一直思考的問題，包括光的電場(chǎng)和磁場(chǎng)的分布和指向，如何去改變和利用？”
根據(jù)麥克斯韋方程的描述，光波的振動(dòng)方向，即電場(chǎng)和磁場(chǎng)的振動(dòng)方向都與傳播方向垂直,而在研究中，通過反復(fù)的計(jì)算和試驗(yàn)，王海鳳逐漸確信，光束的偏振態(tài)可以轉(zhuǎn)換為與它的傳播方向一致。這個(gè)結(jié)論一經(jīng)發(fā)布，馬上引起了巨大的震動(dòng)。
首先，這是與傳統(tǒng)思維相悖的，而這個(gè)突破來自于對(duì)光、光線、光束的理解。人們認(rèn)為光是沿直線傳播的，光的偏振方向即電場(chǎng)振動(dòng)方向與它的傳播方向垂直。這在宏觀條件即平面波的條件下是正確的,而對(duì)于有限尺寸的光束，它的偏振狀態(tài)其實(shí)是各個(gè)方向偏振平面波的組合，通過改變組合的成分，包括振幅和位相，可以實(shí)現(xiàn)偏振態(tài)的旋轉(zhuǎn)，讓其與傳播方向保持一致。
其次，具備廣泛的社會(huì)價(jià)值。突破了衍射極限，意味著實(shí)現(xiàn)更高分辨的光學(xué)成像，這個(gè)提高直接影響成像的質(zhì)量，我們可以把顯微鏡分辨率提高了，這個(gè)分辨率提高，對(duì)生物成像和一般的工業(yè)成像都有很大影響，可以讓我們實(shí)現(xiàn)更深層次的光學(xué)成像。
此外，王海鳳還為我們介紹到“這個(gè)工作不僅實(shí)現(xiàn)了分辨率的提高，而且實(shí)現(xiàn)了光束沿著傳播方向的延長(zhǎng)，這樣，光束就可以像電子束一樣利用起來，一般來說，光聚焦之后，在焦點(diǎn)處很快就發(fā)散了，發(fā)散之后它的分辨率就會(huì)降低，這是光學(xué)成像尤其是掃描成像之中我們不希望看到的，它嚴(yán)重影響了掃描系統(tǒng)的分辨率，我的方法可以把光束聚焦到最高分辨率，并在一定范圍內(nèi)保持不變。”
對(duì)比掃描成像系統(tǒng)中的光學(xué)掃描成像系統(tǒng)和電子束掃描成像系統(tǒng)，電子束分辨率都很高，而光束如果能做成像電子束那么細(xì)，又能在一定范圍內(nèi)不變，就是很理想的光學(xué)超分辨成像系統(tǒng)。我想把遠(yuǎn)場(chǎng)掃描顯微鏡的分辨率提高2倍，同時(shí)把焦深延長(zhǎng)10倍以上，這樣不但分辨率提高，而且還提高了光學(xué)掃描系統(tǒng)的穩(wěn)定性，科研價(jià)值顯而易見。
與此同時(shí)，王海鳳，成為從實(shí)驗(yàn)上產(chǎn)生和測(cè)量了光學(xué)縱波的“第一人”。在國際上率先提出了縱波激光束的概念，并從理論上提出了用二元位相調(diào)制和偏振調(diào)制產(chǎn)生超分辨縱波激光束的方法，做出了模擬計(jì)算結(jié)果，理論工作一經(jīng)發(fā)表在Nature Photonics雜志上，隨即被維基百科收錄。其中提出了利用光的偏振調(diào)制和位相調(diào)制來進(jìn)一步提高共焦掃描成像的聚焦光斑分辨率的方法，實(shí)現(xiàn)了半波長(zhǎng)的遠(yuǎn)場(chǎng)聚焦，該方法最高可以實(shí)現(xiàn)大約0.36波長(zhǎng)的遠(yuǎn)場(chǎng)聚焦，使得遠(yuǎn)場(chǎng)分辨率可以達(dá)到0.18波長(zhǎng)，突破了0.25波長(zhǎng)的遠(yuǎn)場(chǎng)分辨率極限，為波矢量和偏振調(diào)控實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)場(chǎng)超分辨聚焦提供了依據(jù)，證明了二元光學(xué)器件對(duì)縱向電磁波的增強(qiáng)效應(yīng)。
由于麥克斯韋方程對(duì)人類認(rèn)識(shí)的影響由來已久，因此縱波激光束的提出和實(shí)驗(yàn)上的實(shí)現(xiàn)，不僅加深了人們對(duì)電磁波的認(rèn)識(shí)，即：“電磁波束的電場(chǎng)振動(dòng)方向可以與它的傳播方向一致”，而且開創(chuàng)了新的研究領(lǐng)域。
縱波激光束的概念被提出后，激起了人們對(duì)不同偏振態(tài)的光與物質(zhì)相互作用研究的興趣,在飛秒激光加工領(lǐng)域，當(dāng)用電場(chǎng)為切向偏振的飛秒激光在材料上加工光柵時(shí)，結(jié)果產(chǎn)生的光柵很不均勻，而且加工深度很淺；在同樣的條件下，當(dāng)用電場(chǎng)為法向偏振的飛秒激光加工材料時(shí)，結(jié)果產(chǎn)生的光柵很均勻，加工的深度也較深，而這主要?dú)w功于縱向電場(chǎng)分量的作用，當(dāng)用切向偏振激光時(shí)，電場(chǎng)無縱向偏振分量。只有用法向偏振激光才有較強(qiáng)的縱向電場(chǎng)分量，而縱向電場(chǎng)的振動(dòng)是垂直于材料表面的，所以它與材料的作用就有著類似挖掘機(jī)的效果，加工速度快，被加工表面光滑，這個(gè)特性也已經(jīng)被利用在光子晶體的刻蝕上。
通過進(jìn)一步研究，人們最近發(fā)現(xiàn)，飛秒激光與材料作用時(shí)，材料產(chǎn)生的裂紋方向總與激光的偏振方向垂直，這給許多需要避免裂紋的激光加工帶來困難，而利用縱波激光可以避免裂縫的產(chǎn)生，提高成品率。同時(shí)縱向電磁波也是等離子體波，表面等離子體波存在的重要形式，是納米光學(xué)天線和納米光子學(xué)中能量傳輸?shù)闹饕问剑蝗欢壳暗墓饽苻D(zhuǎn)換成可以利用的表面等離子體的效率非常低，這主要是因?yàn)榉ㄏ蚱窦す庵械目v波分量仍然較低，使得在耦合到表面等離子體的過程中，它的模式與表面等離子體模式匹配率非常低。因此光學(xué)縱波的產(chǎn)生對(duì)納米光學(xué)有著極其重要的意義，它使得光能量可以被高效地耦合成等離子體能和表面等離子體能，從而大大提高了納米光子學(xué)的能量效率，同時(shí)也為基于表面等離子體干涉的納米光刻技術(shù)奠定了能量基礎(chǔ)。
另外，作為縱波，它可以不受伴隨著橫向電磁波的光學(xué)衍射極限的限制，直接在納米范圍內(nèi)激發(fā)表面等離子體并實(shí)現(xiàn)納米光學(xué)聚焦，為納米光刻和納米成像提供新方法。光學(xué)縱波還在諸如反斯托克斯拉曼成像、二次諧波的激發(fā)、帶電粒子加速、熒光成像等領(lǐng)域有著重要應(yīng)用。特別是在縱向偏振光場(chǎng)用于電子和帶電粒子加速方面，最近兩年發(fā)展非常迅速，因?yàn)樗试S利用非常安全而且超小型的激光裝置把電子加速到千兆電子伏量級(jí)以上，是一種高效率的激光電子加速方法。二元光學(xué)器件對(duì)縱向電磁波的增強(qiáng)效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)開辟了對(duì)激光偏振調(diào)控的新方法；實(shí)現(xiàn)了對(duì)激光縱向偏振態(tài)的調(diào)控，這一器件的發(fā)現(xiàn)具有重要的科學(xué)和工程意義。另外由于所產(chǎn)生的激光束是超分辨光束，為矢量和偏振調(diào)控實(shí)現(xiàn)超分辨光學(xué)聚焦提供了借鑒。
同時(shí)，王海鳳還提出“納米光學(xué)中，由于縱向電場(chǎng)的介入，在有吸收或金屬材料的情況下，不同光學(xué)器件之間形成了類似‘串聯(lián)高頻電路’的結(jié)構(gòu)，光的縱向高頻電場(chǎng)作為激發(fā)源，如果要實(shí)現(xiàn)更好的光能傳輸，就要使這個(gè)‘電路’的諧振頻率接近激發(fā)光源的頻率。”這項(xiàng)研究成果體現(xiàn)在熱輔助磁存儲(chǔ)中的納米光學(xué)加熱頭的設(shè)計(jì)中，基本原理已于2011年發(fā)表在DSI雜志Storage Unlimited上。
這個(gè)方法的提出使得能量耦合到硬盤上納米范圍內(nèi)的效率提高近一個(gè)數(shù)量級(jí)，為納米能量傳輸提供了新思路。將共振原理應(yīng)用于納米光學(xué)中能量傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，使得光能量被最大限度地傳輸?shù)郊{米范圍的材料中并被高效率吸收，在熱磁存儲(chǔ)(Heat Assisted Magnetic Recording, HAMR)中，使能量耦合到40納米范圍內(nèi)的效率達(dá)到10%，解決了硬盤中，在納米區(qū)域?qū)崿F(xiàn)高溫光加熱問題。利用共振原理和縱波激光束的縱向電場(chǎng)實(shí)現(xiàn)光能量在納米范圍內(nèi)的傳輸方法的提出，為納米光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)提供了優(yōu)化和評(píng)價(jià)依據(jù)，提高了光能量在納米系統(tǒng)中的傳輸效率和能量被材料的吸收效率。
搭建團(tuán)隊(duì)，思想傳承是最好的管理工具
2013年，王海鳳作為“東方學(xué)者”計(jì)劃中的一員，告別了新加坡這一花園城市，成為上海理工大學(xué)的教授。在此之前，他已經(jīng)發(fā)表學(xué)術(shù)論文20余篇，合作出版國外專著兩部，獲國家發(fā)明專利1項(xiàng)，國際會(huì)議特邀報(bào)告8次。促使他下定決心的，除了一顆赤子之心，還有國內(nèi)日趨扎實(shí)的科研氛圍、對(duì)莊松林院士等前輩的敬佩之情。
入職之后，王海鳳開始作為所長(zhǎng)，組建成像光學(xué)研究所，截止目前，成像光學(xué)研究所已有20多個(gè)成員。王海鳳為研究所規(guī)劃了的明確的研究方向，正在積極發(fā)揮著引領(lǐng)作用。
他說“我的管理原則，就是給大家更多的自由度，不在行政上約束他們，而是讓每一個(gè)研究人員都有自己的空間。多以科研思想引導(dǎo)，輔以寬松化的管理，才能更好地推動(dòng)創(chuàng)新。而對(duì)于學(xué)生，他們有問題，我會(huì)給他們提供思路和方法，讓他們自己去實(shí)踐和總結(jié)，提升他們的科研能力。”
至于自己的研究方向，他也有清晰的思路，首先就是開展波矢量和偏振控制在遠(yuǎn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)納米光學(xué)聚焦研究:“我想開發(fā)一個(gè)遠(yuǎn)場(chǎng)超分辨掃描納米光學(xué)成像系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)場(chǎng)50納米左右的光學(xué)分辨率。在實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)場(chǎng)50納米光學(xué)分辨率方面，我的想法是結(jié)合波矢量調(diào)控技術(shù)和成像系統(tǒng)的信息通道調(diào)控技術(shù)，把遠(yuǎn)場(chǎng)掃描成像系統(tǒng)的極限分辨率提高一倍，即達(dá)到1/8波長(zhǎng),這個(gè)理論模型我已經(jīng)建好了,目前正在做實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。我們知道，一般的共焦掃描光學(xué)顯微鏡的分辨率是1/(4NA)波長(zhǎng)，因此在最大數(shù)值孔徑接近1時(shí)，分辨率是0.25波長(zhǎng)。通過偏振和位相調(diào)控，在焦點(diǎn)處可以實(shí)現(xiàn)大約0.4波長(zhǎng)的光斑，也就是0.2波長(zhǎng)的分辨率，這種方法最高可以獲得最高0.18波長(zhǎng)的截止分辨率。我想基于對(duì)光學(xué)系統(tǒng)是信息通道的理解，通過信息通道調(diào)控的方法，來繼續(xù)提高成像系統(tǒng)的分辨率，目標(biāo)是達(dá)到1/16波長(zhǎng)即大約25納米的光學(xué)分辨率。”
征程萬里云鵬舉，敢立潮頭唱大風(fēng)。正是王海鳳這樣的引領(lǐng)者，從實(shí)驗(yàn)室走向科研戰(zhàn)場(chǎng)，我們才得以窺見納米量級(jí)的微觀世界。新知世界的大門向勤奮、堅(jiān)韌與智慧打開，迎接他的，將是更廣闊的戰(zhàn)場(chǎng)與更榮耀的成功。
來源：科學(xué)中國人 2015年第3期
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