原創(chuàng) 小X 光電匯OESHOW

他發(fā)表SCI論文200余篇，迄今為止被引超萬次，H因子超過60，連續(xù)入選愛思唯爾“中國高被引學(xué)者”；

他是973計(jì)劃、重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃首席科學(xué)家，編著了6部中英文專著其中不乏領(lǐng)域經(jīng)典；

他受邀150余次國際會(huì)議作特邀報(bào)告，向世界彰顯中國學(xué)者的學(xué)術(shù)影響力；

他領(lǐng)銜斬獲上海市自然科學(xué)一等獎(jiǎng)、科技部顛覆性技術(shù)大賽優(yōu)勝獎(jiǎng)等殊榮，印證著基礎(chǔ)研究向產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化的卓越成效。

“我在為自己的國家做貢獻(xiàn)”

程亞本科畢業(yè)于復(fù)旦大學(xué)，自幼受家族中光學(xué)研究者的影響，對(duì)光學(xué)產(chǎn)生了濃厚興趣。

“從高中時(shí)期開始，我便在光學(xué)實(shí)驗(yàn)室參與輔助性工作?！边@也為程亞后來的光學(xué)之路奠定了基礎(chǔ)，畢業(yè)后，程亞進(jìn)入中國科學(xué)院上海光機(jī)所深造，碩士階段專注于自由電子激光這一先進(jìn)激光技術(shù)的研究。

在碩士轉(zhuǎn)博士期間，程亞了解到中國激光領(lǐng)域的領(lǐng)路人徐至展院士，并成功考取其博士生。

程亞回憶道：“徐院士與國際學(xué)術(shù)界有密切的交往，對(duì)前沿技術(shù)有著非常敏銳的洞察力。”在徐院士的課題組中，他接觸到了激光領(lǐng)域的多個(gè)研究方向，并積極參與相關(guān)研究。

2001年至2006年，程亞先后在日本理化學(xué)研究所和美國密蘇里-勞拉大學(xué)從事合作訪問研究。這段期間，他在日本的科研工作尤為引人注目，尤其是在2004年，他成功研制出世界上首個(gè)利用超快激光技術(shù)制作的立體微流激光器。這一突破性成果不僅在國際學(xué)術(shù)界引起了廣泛關(guān)注，還被一位美國著名化學(xué)家——同時(shí)也是美國總統(tǒng)的顧問——在其研究中引用，進(jìn)一步彰顯了這項(xiàng)工作的開創(chuàng)性價(jià)值。

談到這段經(jīng)歷，程亞嚴(yán)肅而認(rèn)真：“盡管我在日本的工作得到了認(rèn)可，但每當(dāng)媒體報(bào)道時(shí)，總是將我的成果歸功于‘日本科學(xué)家’，這讓我感到非常不舒服?！保ㄗⅲ喝绻茖W(xué)家在執(zhí)行研究開發(fā)機(jī)構(gòu)、高等院?；蚱髽I(yè)的任務(wù)時(shí)取得的成果，通常被認(rèn)為是職務(wù)科技成果，其所有權(quán)歸屬于單位?。）

“我從未認(rèn)為自己是一個(gè)日本科學(xué)家。我是中國人，我所用的知識(shí)和技能都是從中國學(xué)到的，中國培養(yǎng)了我，而我卻沒有回報(bào)祖國。我的這些貢獻(xiàn)被冠以國外科學(xué)家的名頭，這讓我覺得不公平?！?/p>

為了這份公平，程亞毅然決然地放棄了日本和美國研究所開出的優(yōu)渥條件，回到了祖國?！叭丝傄龀鋈∩?，對(duì)于我來講，尊嚴(yán)和歸屬感更為重要。這是值得的，因?yàn)槲以跒樽约旱膰易鲐暙I(xiàn)?！?/p>

跨學(xué)科思維才能造就獨(dú)特視角

程亞的研究涉及激光的多個(gè)分支領(lǐng)域，包括超快激光、生物光子學(xué)等，并在這些領(lǐng)域發(fā)表了多篇論文，與國內(nèi)外同行保持密切合作?！澳壳?，我的研究方向主要集中在兩個(gè)方面：一是超快激光與物質(zhì)相互作用的非線性原理，二是激光在光刻中的應(yīng)用。此外，我還參與了激光信息處理等多項(xiàng)研究?！?/p>

談到如何在廣泛涉獵多個(gè)領(lǐng)域的同時(shí)，在自己的核心研究方向上取得卓越成就，程亞微笑著分享了他的見解：

“這其實(shí)是一個(gè)非常深?yuàn)W而有趣的現(xiàn)象?？v觀歷史，許多偉大的科學(xué)家和思想家都具備跨學(xué)科的知識(shí)儲(chǔ)備。以牛頓為例，他不僅在光學(xué)和力學(xué)領(lǐng)域取得了劃時(shí)代的成就，還深入研究了煉金術(shù)（即早期的化學(xué)），甚至后來擔(dān)任造幣廠的廠長，參與經(jīng)濟(jì)管理。這些經(jīng)歷表明，要想在某一領(lǐng)域達(dá)到頂尖水平，必須廣泛汲取其他領(lǐng)域的精華。如果知識(shí)面過于狹窄，很難真正成為行業(yè)的領(lǐng)軍人物。當(dāng)今世界亦是如此。無論是喬布斯還是馬斯克，他們的思維都極為開闊，但最終在創(chuàng)新和產(chǎn)出時(shí)卻異常聚焦。這種跨學(xué)科的思維模式，不僅拓寬了他們的視野，也為他們?cè)诟髯灶I(lǐng)域取得突破性成就提供了獨(dú)特的視角和靈感?！?/p>

廣泛涉獵、集中產(chǎn)出，這種研究哲學(xué)也滲透程亞的團(tuán)隊(duì)，他們聚焦于三個(gè)核心方向：光子芯片、化工芯片以及這些高技術(shù)背后的底層物理原理的前沿探索。而在與核心產(chǎn)品相關(guān)的外圍知識(shí)方面，程亞的團(tuán)隊(duì)覆蓋面非常廣。程亞解釋道：“這是一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)，涉及許多環(huán)節(jié)。要與生態(tài)圈中的同行或合作伙伴有效對(duì)話并創(chuàng)造價(jià)值，必須了解他們的需求?！彼运麄冄邪l(fā)的微化工芯片舉例：“很多時(shí)候，化學(xué)領(lǐng)域的人并不完全了解芯片的具體結(jié)構(gòu)或原理，他們只關(guān)心兩件事：一是芯片的價(jià)格是否可控，二是芯片能否幫助他們高效綠色地制造出所需的產(chǎn)品。至于芯片內(nèi)部采用什么樣的新型三維結(jié)構(gòu)或復(fù)雜原理，他們并不那么關(guān)心?！?/p>

但我們作為光學(xué)領(lǐng)域的人，必須要關(guān)心化學(xué)的這些細(xì)節(jié)，因?yàn)槿绻涣私膺@些，就無法真正滿足他們的需求。因此，我們必須既懂自己的領(lǐng)域，也懂他們的領(lǐng)域。如果只專注于自己的領(lǐng)域，而不去了解看似有距離的其他領(lǐng)域，就很難搭建起溝通的橋梁，也無法創(chuàng)造出真正有用的產(chǎn)品。遺憾的是，很多人不愿意花費(fèi)精力去探索那些似乎與自己無關(guān)的領(lǐng)域，這可能是他們難以突破的原因之一。

做研究，就要“頂天立地”

基礎(chǔ)研究與應(yīng)用研究是科研工作者繞不過的話題。

程亞強(qiáng)調(diào)，純粹的“頂天”研究（即基礎(chǔ)研究）固然重要，但若無法“落地”（即轉(zhuǎn)化為實(shí)際應(yīng)用），其意義將大打折扣。反之，若只關(guān)注“落地”而缺乏先進(jìn)原理的支撐，產(chǎn)品則可能淪為低端貨，難以創(chuàng)造高價(jià)值。真正代表國家實(shí)力的高技術(shù)，必然是“頂天”與“立地”的完美結(jié)合。

程亞的團(tuán)隊(duì)在理論與應(yīng)用研究之間找到了平衡。他們的研究必須同時(shí)滿足三個(gè)條件：原創(chuàng)性（頂天的核心）、領(lǐng)先性（技術(shù)必須領(lǐng)先）以及創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)回報(bào)（落地）。只有三者兼?zhèn)?，他們才?huì)投入資源。微化工芯片的成功正是這一理念的體現(xiàn)。

“微化工芯片是我們最成熟的產(chǎn)品，已形成穩(wěn)定的產(chǎn)品線，用戶量也不斷在指數(shù)增長?！背虂喗榻B道，“其研發(fā)源于化工領(lǐng)域的一個(gè)夢(mèng)想——實(shí)現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)的高效、綠色與安全。傳統(tǒng)大反應(yīng)釜無法滿足這些需求，直到以美國康寧公司為代表的企業(yè)開始探索微化工芯片技術(shù)?！?/p>

微化工芯片通過微細(xì)管道進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，解決了傳統(tǒng)反應(yīng)中混合不均、易爆炸、效率低等問題。然而，其推廣面臨兩大挑戰(zhàn)：成本高昂和微通道易堵塞。程亞團(tuán)隊(duì)自2000年起研究微流道技術(shù)，但受限于當(dāng)時(shí)超快激光加工技術(shù)的瓶頸，進(jìn)展緩慢。

“我們的獨(dú)特之處在于使用超快激光技術(shù)直接在材料內(nèi)部雕刻出微細(xì)管道，而其他團(tuán)隊(duì)主要采用機(jī)械加工或材料燒結(jié)等方法?！背虂喗忉尩?，“這些方法無法實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的三維通道結(jié)構(gòu)，而三維結(jié)構(gòu)是解決傳統(tǒng)微化工芯片瓶頸的關(guān)鍵?！?/p>

2016年，隨著激光器技術(shù)的成熟，程亞團(tuán)隊(duì)抓住機(jī)遇，結(jié)合自身研究成果，成功開發(fā)出大尺寸微化工芯片，解決了傳統(tǒng)大反應(yīng)釜無法實(shí)現(xiàn)微反應(yīng)的難題?！斑@一技術(shù)的成功遠(yuǎn)超預(yù)期?！背虂喐锌?，“我們不僅解決了微通道易堵塞的問題，還大幅降低了成本，使其能夠滿足產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的需求?！?/p>

2023年，程亞的《高通量光化工芯片激光制造及應(yīng)用研究》榮獲科技部顛覆性技術(shù)獎(jiǎng)。他提到一個(gè)有趣的細(xì)節(jié)：“評(píng)選需經(jīng)過兩輪答辯，評(píng)委均為投資人。雖然他們懂技術(shù)，但更關(guān)注商業(yè)價(jià)值。每次答辯，所有評(píng)委都一致支持我們?！蹦壳?，微化工芯片已經(jīng)應(yīng)用到上海華誼集團(tuán)、上海迪賽諾藥業(yè)股份有限公司等企業(yè)的中試生產(chǎn)線中。

除了微化工芯片，鈮酸鋰光子芯片也已投入實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用。程亞的理念是“站在別人的肩膀上”，即在保留傳統(tǒng)技術(shù)優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行升級(jí)，而非完全顛覆。目前，光學(xué)信息處理領(lǐng)域最成功的器件大多基于光纖技術(shù)，但光纖存在成本高、體積大、集成度低等問題。程亞團(tuán)隊(duì)的目標(biāo)是將光纖技術(shù)集成到芯片上，即將光纖轉(zhuǎn)變?yōu)椴▽?dǎo)。

然而，傳統(tǒng)波導(dǎo)損耗較高，限制了光集成器件的發(fā)展。程亞團(tuán)隊(duì)利用飛秒激光加工輔助的化學(xué)機(jī)械研磨，研發(fā)出一種高效、大規(guī)模制備超低損耗鈮酸鋰波導(dǎo)的方法，損耗僅約0.03 dB/cm。“我們的鈮酸鋰光子芯片具有成本低、體積小、集成度高等優(yōu)勢(shì)。如果性能接近光纖，將具有巨大的市場(chǎng)替代潛力。”程亞表示。

目前，鈮酸鋰光子芯片更偏向?qū)嶒?yàn)室應(yīng)用?！氨M管我們?cè)诮档筒▽?dǎo)損耗方面取得了世界領(lǐng)先的成果，但要實(shí)現(xiàn)像光纖一樣的大規(guī)模應(yīng)用，仍需將損耗進(jìn)一步降低1~2個(gè)數(shù)量級(jí)。未來我們將逐步走向商用?！背虂喲a(bǔ)充道。

在基礎(chǔ)研究領(lǐng)域，程亞團(tuán)隊(duì)取得了顯著成就。他們的“超快強(qiáng)光場(chǎng)驅(qū)動(dòng)的空氣激光研究”項(xiàng)目榮獲2022年上海市自然科學(xué)一等獎(jiǎng)，該研究不僅發(fā)現(xiàn)了超快強(qiáng)光場(chǎng)驅(qū)動(dòng)的空氣激光現(xiàn)象，還提出了電離-耦合新模型，開辟了強(qiáng)場(chǎng)驅(qū)動(dòng)空氣激光的新前沿，推動(dòng)了超強(qiáng)超短激光在遙感領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用。此外，程亞團(tuán)隊(duì)在2009年發(fā)明的時(shí)空聚焦技術(shù)，成為其后續(xù)研發(fā)的底層核心技術(shù)之一，廣泛應(yīng)用于加工領(lǐng)域。這一成果不僅被國外研究組廣泛模仿，相關(guān)論文引用量更突破200次，美國科羅拉多大學(xué)的一位教授在其論文中明確指出，程亞團(tuán)隊(duì)是首次實(shí)現(xiàn)這一技術(shù)的團(tuán)隊(duì)。

科研“風(fēng)投”：在成果與應(yīng)用間尋找平衡

程亞認(rèn)為，超快激光領(lǐng)域的研究與商業(yè)化是一個(gè)充滿機(jī)遇與挑戰(zhàn)的過程。他坦言：“能夠?qū)⒖蒲谐晒D(zhuǎn)化為商業(yè)價(jià)值，我們是非常幸運(yùn)的?！?/p>

在談到科研與商業(yè)的平衡時(shí)，他分享了自己的見解：

歷史上，許多基礎(chǔ)研究最終未能落地，但這并不意味著它們沒有價(jià)值?？茖W(xué)研究就像風(fēng)險(xiǎn)投資，100個(gè)項(xiàng)目中可能有90個(gè)會(huì)失敗，但剩下的10個(gè)可能會(huì)帶來巨大的回報(bào)?；A(chǔ)研究也是如此，可能只有10%的研究最終轉(zhuǎn)化為實(shí)際應(yīng)用，但正是這10%推動(dòng)了人類文明的進(jìn)步。如果沒有大規(guī)模的基礎(chǔ)研究投入，我們無法發(fā)現(xiàn)那10%的機(jī)會(huì)。

程亞進(jìn)一步指出，在當(dāng)今時(shí)代，如果一個(gè)科研問題完全沒有商業(yè)化的可能性，其發(fā)展可能會(huì)受到限制。即使取得了一定進(jìn)展，也可能被遺忘。因?yàn)楝F(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展不僅依賴于理論探索，更需要技術(shù)和資金的支持。例如，探索宇宙起源或觀測(cè)遙遠(yuǎn)星系，離不開大型望遠(yuǎn)鏡和粒子對(duì)撞機(jī)等尖端設(shè)備，而這些設(shè)備的研發(fā)和運(yùn)行需要巨額資金。如果沒有商業(yè)體系的支撐，僅靠義務(wù)勞動(dòng)，這些研究根本無法實(shí)現(xiàn)。

然而，程亞也強(qiáng)調(diào)，商業(yè)價(jià)值并非科研的唯一驅(qū)動(dòng)力。他的團(tuán)隊(duì)在進(jìn)行技術(shù)研究時(shí)，也會(huì)涉足一些看似“無用”的領(lǐng)域。這些研究雖然短期內(nèi)沒有商業(yè)回報(bào)，但正是這種好奇心驅(qū)動(dòng)的探索，往往能孕育出真正的創(chuàng)新。

超快激光正是一個(gè)兼具科研與商業(yè)價(jià)值的領(lǐng)域。程亞認(rèn)為，未來很長一段時(shí)間內(nèi)，這一領(lǐng)域仍將聚焦于高重復(fù)頻率、寬波長范圍和高功率的激光器研發(fā)，同時(shí)，激光器的穩(wěn)定性也將成為關(guān)鍵指標(biāo)。他的團(tuán)隊(duì)在國際上率先將超快激光應(yīng)用于光刻技術(shù)，而光刻對(duì)激光器的穩(wěn)定性要求極高，否則會(huì)影響加工精度。此外，超快激光的聚焦強(qiáng)度極限也是一個(gè)重要研究方向，因?yàn)樗赡軒硇碌奈锢硇?yīng)和多體相互作用。

超快激光技術(shù)的未來發(fā)展方向之一，是成為一種更加普適的工具，幫助科學(xué)家在時(shí)間分辨的范疇內(nèi)探索超快過程。這一技術(shù)本身并不提供答案，但它為各個(gè)領(lǐng)域的研究提供了重要的平臺(tái)工具。

“就像一把鋤頭，可以用來挖掘金礦、銀礦或銅礦，其價(jià)值取決于所挖掘的資源?！?/p>

隨著手機(jī)和芯片市場(chǎng)增速放緩，超快激光的需求也受到一定影響。然而，程亞的團(tuán)隊(duì)正在改變這一現(xiàn)狀。他們利用超快激光制造新型芯片，未來這一領(lǐng)域?qū)a(chǎn)生巨大的市場(chǎng)需求。一旦芯片需求增長，超快激光作為工具的價(jià)值也將隨之提升。

程亞形象地比喻道：“如果金礦被挖得差不多了，鋤頭的需求就會(huì)下降。但現(xiàn)在，我們正在創(chuàng)造新的金礦?！?/p>