在信息技术高速发展的今天，大规模集成光子『芯片』作为突破算力瓶颈的关键引擎，正引领着下一轮技术革新。一批青年科研工作者怀揣“中国芯”的梦想，在微纳尺度下精耕细作，致力于攻克损耗与集成的双重难关。中国激光杂志社第三届青衿奖得主、浙江大学博士研究生洪仕瀚，正是致力于这一前沿领域的优秀青年代表。近期中国激光杂志社对洪仕瀚进行了专访，以下为采访精华内容：
Q1
请先向大家介绍一下你的研究方向——超低损耗硅光波导及大规模集成光子『芯片』，以及具有代表性的科研工作吧！
追求低损耗波导是光『芯片』领域永恒的话题，也是我博士期间研究的核心主线。硅光『芯片』最大的优势在于高集成度，但高折射率差带来的副作用就是散射损耗大。过去，大家往往依赖改进工艺来降低损耗，但这与工业界通用的标准MPW工艺并不兼容。因此，我的思考出发点是：如何在不改变标准工艺的前提下，通过设计层面的创新来解决损耗痛点？针对以上问题，我以超低损耗硅光波导延迟线及大规模集成光子『芯片』这个研究方向，构建了一个从理论基础到性能突破，再到最后的大规模系统集成的一个“金字塔研究体系”：
1. 理论基础：我们提出了利用展宽多模波导来传递基模来降低散射损耗，成功的在标准工艺下制备了硅基片上米级低损耗螺旋波导，实测损耗降低至同『芯片』传统单模波导的1/20。[Photon. Res. 10, 1 (2022).]
2. 性能突破：（1）低损耗驱动非线性性能提升：我们的低损耗长波导能显著提高非线性性能，成功实现了目前硅基片上无源最高的-5 dB闲频光转换效率。[ACS Photonics 12, 1146–1154 (2025).]（2）多模硅光延迟线超越延迟密度极限：通过创新性地引入多个模式在同一低损耗螺旋波导中的并行传输，基于此实现了12.7 ns的片上最大可调延迟量，并将延迟密度提升了一个数量级。[Light Sci Appl 14, 145 (2025).]
3. 系统应用：我们提出了一种硅光可拓展多功能并行信号处理『芯片』的新架构，通过集成了高性能光子器件和引入了多个维度进行信号处理，有效克服了传统光子『芯片』在规模扩展和调校复杂上面临的挑战，并以此成功演示了波束成形、微波光子滤波、并行卷积图像处理等多种功能。[Nat Commun 16, 288 (2025).]
Q2
jrhz.info你的研究方向强调“超低损耗”与“大规模集成”的统一。在利用多模波导降低损耗的同时，势必会带来模间串扰等新问题。你是如何在标准工艺下结合波导光学设计巧妙解决这些矛盾的？是什么让你有信心去用跳出传统的单模框架？
这是一个非常切中肯綮的问题。确实，在传统的硅光『芯片』设计中，“单模条件”通常被视为一道安全防线。大家习惯于在这个框架内工作，因为一旦引入多模波导，稍有不慎，模间串扰和高阶模损耗就会成为系统的“噩梦”。
关于为什么敢于跳出这个“舒适区”，我想这源于一种传承和底气。这份信心首先来自于，我所在的课题组在戴道锌老师的带领下，多年来在硅光多模领域的深耕，这让我们对光场模式的理解非常深刻。我们始终坚信，高阶模并非不可控的“猛兽”，只要通过精细的结构设计和模场调控，完全可以将其“驯服”甚至有效抑制。这种长期的技术积累，给了我打破常规的勇气。
为了在多模波导中消除串扰，我们必须让光像水流一样平滑地流动，避免任何突变产生的湍流（即高阶模式）。我们在设计中引入了曲率渐变的阿基米德螺旋线作为主体，并巧妙利用欧拉S型弯曲来衔接曲率突变的波导。这种设计实现了基模光场在多模波导中的绝热演化，从物理机制上根除了高阶模式产生的“土壤”。最终结果也验证了思路：我们成功在标准MPW硅光流片工艺下将波导损耗降低至传统单模波导的1/20，为大规模应用扫清了障碍。
Q3
你以第一作者在国内外顶尖期刊上发表了多篇重量级论文，详细阐述了片上可编程处理器和延迟线的设计。那么你有哪些高效的写作习惯或投稿经验可以分享？特别是面对复杂的系统级『芯片』数据时，你是如何将结果清晰、直观地呈现给审稿人的？
这里我想分享两个关键词——“磨砺”与“技巧”。在论文写作上，我要衷心感谢戴道锌老师培养我们的写作习惯。还记得第一次把论文初稿发给他时，返回来的是一篇“满江红”——几乎每一句话都被修改过。当时我甚至陷入了自我怀疑，觉得是不是自己写得太差了。后来师兄告诉我，这是组里的常态。这也让我养成了对科研极其严谨的态度和对细节的绝对把控，这是我最宝贵的财富。
在具体的写作习惯上，我摸索出了一套“零存整取”的方法。以前我也容易拖延，但我发现在面对复杂的系统级『芯片』时，等到最后再写很容易遗漏细节。所以我现在习惯做一步写一步。在设计和测试阶段，我就会把当下的数据处理成图表，并完成相应的文字段落。等到系统实验最终完成时，我只需要像搭积木一样将这些内容串联融合。这不仅能克服我的拖延症，更重要的是能确保每一个实验细节都被及时地记录下来。
至于如何呈现复杂的系统数据，我遵循的是“冰山原则”。写论文和答辩不同，答辩往往面对的是大同行，需要突出重点；而审稿人是本领域专家，他们既看创新也抠细节。因此在投稿策略上，我会把核心的创新点和最亮眼的结果作为“冰山一角”，在正文中通过归类方式清晰呈现，确保逻辑主线不被淹没；而将海量的设计参数、实验细节以及对比数据，作为“冰山基座”放入补充材料中，打消审稿人的疑虑。这也是为什么我们的文章正文可能只有4-5页，但补充材料往往长达几十页。
Q4
面对流片周期长、工艺要求高的挑战，你们是如何协作攻关的？特别是在构建大规模集成系统时，团队的集体智慧是如何发挥作用的？
确实，流片周期长、工艺不稳定是硅光领域的老大难问题。为了对抗这种不确定性，我们在戴道锌老师的带领下，打磨出了一套高效攻关的“三步走”方法论：首先我们在设计器件之初就会预判风险，不仅仅是仿真理想情况，更会深入分析波导宽度、高度、倾斜度等工艺误差的影响，我们的目标是设计出工艺容差度高的器件，从源头上降低失败率；其次，在流片在合版时，我们会用各类测试结构填满版图的每一个缝隙，这不仅是为了充分利用面积，更是为了获取详尽的过程数据，不浪费每一次流片机会；最后，我们会对此次流片的测试结果和问题进行归纳总结形成错题库。这不仅是个人的积累，更是整个团队的知识库。正是这种机制，让我们能迅速接过师兄师姐的接力棒，站在前人的肩膀上起跑。
这种集体智慧，在我构建的大规模集成系统中体现得淋漓尽致。这样一个复杂的系统，单靠我一个人的力量是无法完成的。系统中核心的免校准光开关、大带宽双椭圆环滤波器等关键器件，都是基于师兄师姐优化的成果。从器件复用到封装测试，再到论文打磨，每一个环节都凝聚了课题组的协作之力。
Q5
做大规模集成『芯片』往往面临“一招不慎，满盘皆输”的风险。当面对流片结果不理想或者测试数据有偏差的压力时，你是如何化解焦虑，保持科研状态的？
这是一个直击灵魂的问题，我想这个问题应该是所有博士在科研过程中都会遇到的，我也经历过这种至暗时刻。在做多模硅光延迟线的工作时，第一次流片回来，我们发现由于严重的干涉现象，『芯片』整体根本无法使用。看着耗费了几个月心血的『芯片』变成废品，说不焦虑、不沮丧那是假的。但科研的魅力就在于，它逼着你必须在情绪的废墟上重建逻辑。当时我很快意识到，焦虑解决不了任何物理问题。于是，我立马整理数据找老师讨论。经过排查，发现是之前忽略了波导侧壁倾角对模式杂化的影响。当我们通过建模仿真验证了这一猜想，我的焦虑也随之烟消云散。后来的新一轮流片，我们成功避开了这个问题，结果完全符合预期。这段经历让我明白，行动是治疗焦虑最好的解药。
当然，人不是机器，当科研真的卡在瓶颈期时，我会放下手头的工作，暂时抽离科研的环境,去找好友打球、徒步，或者干脆痛快地玩几局游戏。很多时候，当你满头大汗地从球场回来，或者从游戏世界退出来时，你会发现大脑被清空了，再回头看那个棘手的问题，往往能找到全新的视角。
Q6
你的参赛宣言是“与其感慨路难行，不如马上出发”。这句充满实干精神的话，似乎正是面对光子『芯片』的自主研发之路“缺芯少魂”困境的最佳注脚。这是否也映射了你投身这一领域的初衷？未来，在通往更大规模、更低损耗“中国光芯”的征途上，你准备从哪里再次“出发”？
这句话出自Dota2游戏中一个英雄的台词，对我个人而言，它是治疗精神内耗的良药，也是我在科研道路上对自己的激励。面对宏大的科研目标，如果只站在山脚下仰望感慨，很容易被困难吓退。这句台词时刻提醒我：踏上取经路，比抵达灵山更重要。只要迈出第一步，再复杂的系统也能被拆解为一个个具体的实验步骤。我想这也是一代代光芯人行动的最好诠释，“缺芯少魂”曾是我们的痛点，但在光子『芯片』这个新赛道上，我们正迎来弯道超车的历史机遇。这种机遇不是等来的，而是无数前辈和同仁以此为信条，一步一步争取来的。未来我也准备加入我们的国家实验室，一方面继续深耕硅光低损耗器件领域，探索其更多的应用场景，另一方面也希望能将我研究的低损耗波导和大规模集成『芯片』成果应用到大工程中来，为国家的“光芯之路”贡献自己的力量。
获奖人简介
洪仕瀚，浙江大学光电科学与工程学院2020级博士研究生，在戴道锌教授的指导下从事超低损耗硅光波导延迟线及大规模集成光子『芯片』方向的研究。在Nature Communications、 Science Advances、Light: Science & Applications 等期刊发表论文 23篇，参与OFC、ECOC、ACP等国际学术会议8次，论文被引用逾680次，曾获OFC Top Scored Paper、Tingye Li纪念奖学金提名奖、中国激光杂志社青衿奖、中国微波光子学术新星、全国光学与光学工程博士生学术联赛全国总决赛十强等。
采访、编辑 | 徐睿
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