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“中國高被引學者”；

他是973計劃、重點研發(fā)計劃首席科學家，編著了6部中英文專著其中不乏領域經(jīng)典；

他受邀150余次國際會議作特邀報告，向世界彰顯中國學者的學術(shù)影響力；

他領銜斬獲上海市自然科學一等獎、科技部顛覆性技術(shù)大賽優(yōu)勝獎等殊榮，印證著基礎研究向產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化的卓越成效。

“我在為自己的國家做貢獻”

程亞本科畢業(yè)于復旦大學，自幼受家族中光學研究者的影響，對光學產(chǎn)生了濃厚興趣。

“從高中時期開始，我便在光學實驗室參與輔助性工作。”這也為程亞后來的光學之路奠定了基礎，畢業(yè)后，程亞進入中國科學院上海光機所深造，碩士階段專注于自由電子激光這一先進激光技術(shù)的研究。

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

程亞回憶道：“徐院士與國際學術(shù)界有密切的交往，對前沿技術(shù)有著非常敏銳的洞察力。”在徐院士的課題組中，他接觸到了激光領域的多個研究方向，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研究所和美國密蘇里-勞拉大學從事合作訪問研究。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術(shù)界引起了廣泛關(guān)注，還被一位美國著名化學家——同時也是美國總統(tǒng)的顧問——在其研究中引用，進一步彰顯了這項工作的開創(chuàng)性價值。

談到這段經(jīng)歷，程亞嚴肅而認真：“盡管我在日本的工作得到了認可，但每當媒體報道時，總是將我的成果歸功于‘日本科學家’，這讓我感到非常不舒服。”（注：如果科學家在執(zhí)行研究開發(fā)機構(gòu)、高等院校或企業(yè)的任務時取得的成果，通常被認為是職務科技成果，其所有權(quán)歸屬于單位?。）

“我從未認為自己是一個日本科學家。我是中國人，我所用的知識和技能都是從中國學到的，中國培養(yǎng)了我，而我卻沒有回報祖國。我的這些貢獻被冠以國外科學家的名頭，這讓我覺得不公平。”

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。“人總要做出取舍，對于我來講，尊嚴和歸屬感更為重要。這是值得的，因為我在為自己的國家做貢獻。”

跨學科思維才能造就獨特視角

程亞的研究涉及激光的多個分支領域，包括超快激光、生物光子學等，并在這些領域發(fā)表了多篇論文，與國內(nèi)外同行保持密切合作。“目前，我的研究方向主要集中在兩個方面：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用。此外，我還參與了激光信息處理等多項研究。”

談到如何在廣泛涉獵多個領域的同時，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：

“這其實是一個非常深奧而有趣的現(xiàn)象。縱觀歷史，許多偉大的科學家和思想家都具備跨學科的知識儲備。以牛頓為例，他不僅在光學和力學領域取得了劃時代的成就，還深入研究了煉金術(shù)（即早期的化學），甚至后來擔任造幣廠的廠長，參與經(jīng)濟管理。這些經(jīng)歷表明，要想在某一領域達到頂尖水平，必須廣泛汲取其他領域的精華。如果知識面過于狹窄，很難真正成為行業(yè)的領軍人物。當今世界亦是如此。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)出時卻異常聚焦。這種跨學科的思維模式，不僅拓寬了他們的視野，也為他們在各自領域取得突破性成就提供了獨特的視角和靈感。”

廣泛涉獵、集中產(chǎn)出，這種研究哲學也滲透程亞的團隊，他們聚焦于三個核心方向：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)的外圍知識方面，程亞的團隊覆蓋面非常廣。程亞解釋道：“這是一個生態(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話并創(chuàng)造價值，必須了解他們的需求。”他以他們研發(fā)的微化工芯片舉例：“很多時候，化學領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)或復雜原理，他們并不那么關(guān)心。”

但我們作為光學領域的人，必須要關(guān)心化學的這些細節(jié)，因為如果不了解這些，就無法真正滿足他們的需求。因此，我們必須既懂自己的領域，也懂他們的領域。如果只專注于自己的領域，而不去了解看似有距離的其他領域，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，很多人不愿意花費精力去探索那些似乎與自己無關(guān)的領域，這可能是他們難以突破的原因之一。

做研究，就要“頂天立地”

基礎研究與應用研究是科研工作者繞不過的話題。

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

程亞的團隊在理論與應用研究之間找到了平衡。他們的研究必須同時滿足三個條件：原創(chuàng)性（頂天的核心）、領先性（技術(shù)必須領先）以及創(chuàng)造經(jīng)濟回報（落地）。只有三者兼?zhèn)洌麄儾艜度胭Y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。”程亞介紹道，“其研發(fā)源于化工領域的一個夢想——實現(xiàn)化學反應的高效、綠色與安全。傳統(tǒng)大反應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)。”

微化工芯片通過微細管道進行化學反應，解決了傳統(tǒng)反應中混合不均、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。程亞團隊自2000年起研究微流道技術(shù)，但受限于當時超快激光加工技術(shù)的瓶頸，進展緩慢。

“我們的獨特之處在于使用超快激光技術(shù)直接在材料內(nèi)部雕刻出微細管道，而其他團隊主要采用機械加工或材料燒結(jié)等方法。”程亞解釋道，“這些方法無法實現(xiàn)復雜的三維通道結(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。”

2016年，隨著激光器技術(shù)的成熟，程亞團隊抓住機遇，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)大反應釜無法實現(xiàn)微反應的難題。“這一技術(shù)的成功遠超預期。”程亞感慨道，“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)應用的需求。”

2023年，程亞的《高通量光化工芯片激光制造及應用研究》榮獲科技部顛覆性技術(shù)獎。他提到一個有趣的細節(jié)：“評選需經(jīng)過兩輪答辯，評委均為投資人。雖然他們懂技術(shù)，但更關(guān)注商業(yè)價值。每次答辯，所有評委都一致支持我們。”目前，微化工芯片已經(jīng)應用到上海華誼集團、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驗室應用。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)點的基礎上進行升級，而非完全顛覆。目前，光學信息處理領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。程亞團隊的目標是將光纖技術(shù)集成到芯片上，即將光纖轉(zhuǎn)變?yōu)椴▽Аu003c/p>

然而，傳統(tǒng)波導損耗較高，限制了光集成器件的發(fā)展。程亞團隊利用飛秒激光加工輔助的化學機械研磨，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。如果性能接近光纖，將具有巨大的市場替代潛力。”程亞表示。

目前，鈮酸鋰光子芯片更偏向?qū)嶒炇覒谩！氨M管我們在降低波導損耗方面取得了世界領先的成果，但要實現(xiàn)像光纖一樣的大規(guī)模應用，仍需將損耗進一步降低1~2個數(shù)量級。未來我們將逐步走向商用。”程亞補充道。

在基礎研究領域，程亞團隊取得了顯著成就。他們的“超快強光場驅(qū)動的空氣激光研究”項目榮獲2022年上海市自然科學一等獎，該研究不僅發(fā)現(xiàn)了超快強光場驅(qū)動的空氣激光現(xiàn)象，還提出了電離-耦合新模型，開辟了強場驅(qū)動空氣激光的新前沿，推動了超強超短激光在遙感領域的創(chuàng)新應用。此外，程亞團隊在2009年發(fā)明的時空聚焦技術(shù)，成為其后續(xù)研發(fā)的底層核心技術(shù)之一，廣泛應用于加工領域。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，美國科羅拉多大學的一位教授在其論文中明確指出，程亞團隊是首次實現(xiàn)這一技術(shù)的團隊。

科研“風投”：在成果與應用間尋找平衡

程亞認為，超快激光領域的研究與商業(yè)化是一個充滿機遇與挑戰(zhàn)的過程。他坦言：“能夠?qū)⒖蒲谐晒D(zhuǎn)化為商業(yè)價值，我們是非常幸運的。”

在談到科研與商業(yè)的平衡時，他分享了自己的見解：

歷史上，許多基礎研究最終未能落地，但這并不意味著它們沒有價值。科學研究就像風險投資，100個項目中可能有90個會失敗，但剩下的10個可能會帶來巨大的回報。基礎研究也是如此，可能只有10%的研究最終轉(zhuǎn)化為實際應用，但正是這10%推動了人類文明的進步。如果沒有大規(guī)模的基礎研究投入，我們無法發(fā)現(xiàn)那10%的機會。

程亞進一步指出，在當今時代，如果一個科研問題完全沒有商業(yè)化的可能性，其發(fā)展可能會受到限制。即使取得了一定進展，也可能被遺忘。因為現(xiàn)代科學的發(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遙遠星系，離不開大型望遠鏡和粒子對撞機等尖端設備，而這些設備的研發(fā)和運行需要巨額資金。如果沒有商業(yè)體系的支撐，僅靠義務勞動，這些研究根本無法實現(xiàn)。

然而，程亞也強調(diào)，商業(yè)價值并非科研的唯一驅(qū)動力。他的團隊在進行技術(shù)研究時，也會涉足一些看似“無用”的領域。這些研究雖然短期內(nèi)沒有商業(yè)回報，但正是這種好奇心驅(qū)動的探索，往往能孕育出真正的創(chuàng)新。

超快激光正是一個兼具科研與商業(yè)價值的領域。程亞認為，未來很長一段時間內(nèi)，這一領域仍將聚焦于高重復頻率、寬波長范圍和高功率的激光器研發(fā)，同時，激光器的穩(wěn)定性也將成為關(guān)鍵指標。他的團隊在國際上率先將超快激光應用于光刻技術(shù)，而光刻對激光器的穩(wěn)定性要求極高，否則會影響加工精度。此外，超快激光的聚焦強度極限也是一個重要研究方向，因為它可能帶來新的物理效應和多體相互作用。

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，幫助科學家在時間分辨的范疇內(nèi)探索超快過程。這一技術(shù)本身并不提供答案，但它為各個領域的研究提供了重要的平臺工具。

“就像一把鋤頭，可以用來挖掘金礦、銀礦或銅礦，其價值取決于所挖掘的資源。”

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

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