原創 小X 光電匯OESHOW

他發表SCI論文200余篇，迄今為止被引超萬次，H因子超過60，連續入選愛思唯爾“中國高被引學者”；

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

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、科技部顛覆性技術大賽優勝獎等殊榮，印證著基礎研究向產業轉化的卓越成效。

“我在為自己的國家做貢獻”

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

“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的研究。

在碩士轉博士期間，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：“徐院士與國際學術界有密切的交往，對前沿技術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制作的立體微流激光器。這一突破性成果不僅在國際學術界引起了廣泛關注，還被一位美國著名化學家——同時也是美國總統的顧問——在其研究中引用，進一步彰顯了這項工作的開創性價值。

談到這段經歷，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：如果科學家在執行研究開發機構、高等院校或企業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，并在這些領域發表了多篇論文，與國內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（即早期的化學），甚至后來擔任造幣廠的廠長，參與經濟管理。這些經歷表明，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，但最終在創新和產出時卻異常聚焦。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背后的底層物理原理的前沿探索。而在與核心產品相關的外圍知識方面，程亞的團隊覆蓋面非常廣。程亞解釋道：“這是一個生態系統，涉及許多環節。要與生態圈中的同行或合作伙伴有效對話并創造價值，必須了解他們的需求。”他以他們研發的微化工芯片舉例：“很多時候，化學領域的人并不完全了解芯片的具體結構或原理，他們只關心兩件事：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品。至于芯片內部采用什么樣的新型三維結構或復雜原理，他們并不那么關心。”

但我們作為光學領域的人，必須要關心化學的這些細節，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，也無法創造出真正有用的產品。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，純粹的“頂天”研究（即基礎研究）固然重要，但若無法“落地”（即轉化為實際應用），其意義將大打折扣。反之，若只關注“落地”而缺乏先進原理的支撐，產品則可能淪為低端貨，難以創造高價值。真正代表國家實力的高技術，必然是“頂天”與“立地”的完美結合。

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：原創性（頂天的核心）、領先性（技術必須領先）以及創造經濟回報（落地）。只有三者兼備，他們才會投入資源。微化工芯片的成功正是這一理念的體現。

“微化工芯片是我們最成熟的產品，已形成穩定的產品線，用戶量也不斷在指數增長。”程亞介紹道，“其研發源于化工領域的一個夢想——實現化學反應的高效、綠色與安全。傳統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開始探索微化工芯片技術。”

微化工芯片通過微細管道進行化學反應，解決了傳統反應中混合不均、易爆炸、效率低等問題。然而，其推廣面臨兩大挑戰：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，但受限于當時超快激光加工技術的瓶頸，進展緩慢。

“我們的獨特之處在于使用超快激光技術直接在材料內部雕刻出微細管道，而其他團隊主要采用機械加工或材料燒結等方法。”程亞解釋道，“這些方法無法實現復雜的三維通道結構，而三維結構是解決傳統微化工芯片瓶頸的關鍵。”

2016年，隨著激光器技術的成熟，程亞團隊抓住機遇，結合自身研究成果，成功開發出大尺寸微化工芯片，解決了傳統大反應釜無法實現微反應的難題。“這一技術的成功遠超預期。”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，使其能夠滿足產業應用的需求。”

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獎。他提到一個有趣的細節：“評選需經過兩輪答辯，評委均為投資人。雖然他們懂技術，但更關注商業價值。每次答辯，所有評委都一致支持我們。”目前，微化工芯片已經應用到上海華誼集團、上海迪賽諾藥業股份有限公司等企業的中試生產線中。

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”，即在保留傳統技術優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，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集成到芯片上，即將光纖轉變為波導。

然而，傳統波導損耗較高，限制了光集成器件的發展。程亞團隊利用飛秒激光加工輔助的化學機械研磨，研發出一種高效、大規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實驗室應用。“盡管我們在降低波導損耗方面取得了世界領先的成果，但要實現像光纖一樣的大規模應用，仍需將損耗進一步降低1~2個數量級。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，該研究不僅發現了超快強光場驅動的空氣激光現象，還提出了電離-耦合新模型，開辟了強場驅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新應用。此外，程亞團隊在2009年發明的時空聚焦技術，成為其后續研發的底層核心技術之一，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這一技術的團隊。

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化是一個充滿機遇與挑戰的過程。他坦言：“能夠將科研成果轉化為商業價值，我們是非常幸運的。”

在談到科研與商業的平衡時，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。如果沒有大規模的基礎研究投入，我們無法發現那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化的可能性，其發展可能會受到限制。即使取得了一定進展，也可能被遺忘。因為現代科學的發展不僅依賴于理論探索，更需要技術和資金的支持。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，而這些設備的研發和運行需要巨額資金。如果沒有商業體系的支撐，僅靠義務勞動，這些研究根本無法實現。

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

超快激光正是一個兼具科研與商業價值的領域。程亞認為，未來很長一段時間內，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，同時，激光器的穩定性也將成為關鍵指標。他的團隊在國際上率先將超快激光應用于光刻技術，而光刻對激光器的穩定性要求極高，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。

超快激光技術的未來發展方向之一，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探索超快過程。這一技術本身并不提供答案，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狀。他們利用超快激光制造新型芯片，未來這一領域將產生巨大的市場需求。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。但現在，我們正在創造新的金礦。”