高速、大容量、高效率、低功耗的光电器件和集成芯片

光学:首先请张校长谈谈他的研究方向和主要研究工作。

张新亮:我的主要研究方向是信息光电器件与集成。信息光电器件是实现信息获取、传输、交换、计算、存储等功能的信息系统的基石。高速、大容量、高效率和低功耗是器件研究的主要关注点，集成是光电子器件发展的必然趋势。

我主要做三方面的研究工作。第一个方面主要集中在用于全光信号处理的光电器件和集成芯片。全光信号处理可以避免光-电-光转换，充分发挥光的平行性，提高信息处理能力，降低功耗。半导体光放大器具有丰富的非线性效应，广泛应用于全光信号处理。在器件设计建模方面，我们可以根据不同的应用需求，基于能带工程，有选择地控制半导体光放大器中的非线性效应；在集成芯片研究方面，我们研制了集成半导体光放大器、延迟干涉仪、阵列波导光栅等9大功能器件的单片集成芯片，可实现4路50Gb/s信号的同时光信号处理；同时，研制了一种集成多个半导体光放大器和延时干涉仪的单片集成芯片，成功实现了以40Gb/s速率产生两个信号的所有逻辑最小项。在半导体光放大器的研究中，我应该是世界上发表相关论文最多的研究者。在我们基于半导体光放大器实现各种逻辑门功能的工作中，工作原理和实验结果直接引用了国际上流行的教材《光纤通信系统》。

第二个方面主要是用于光通信网络中多维复用光传输的硅基集成芯片。硅基光子器件与互补金属氧化物半导体技术兼容，有望大规模制造，降低成本。我们已经在硅基高速探测器上做了一些工作。锗硅探测器的带宽可达70千兆赫。同时，我们还研究了具有高饱和功率和雪崩光电二极管的探测器。我们的工作已经被激光聚焦世界报道了两次。同时，在突破光纤与集成芯片高效耦合、偏振控制与偏振旋转、混频、高速Ge/Si探测器等核心技术的基础上，与华为技术有限公司合作，成功实现了400Gb/s硅基相干接收芯片。为了满足小型化和更宽带宽的要求，我们最近结合表面等离子体狭缝波导研究了一些带宽高达太赫兹的高速硅基发射器、调制器和探测器。

第三个方面主要是用于高速测量的光电器件和系统。在这方面，我们主要是想在对光电子器件和光信号处理功能研究的基础上，开发一些针对特殊测量要求的测试仪器，可以实现一些目前仪器无法实现的测试功能。我们目前正在承担国家自然科学基金重点项目，主要是做快速光谱测量，开发测量速度最快的光谱分析系统，涉及高效非线性波导和孤子光频梳的研究工作。此外，一个科学仪器研究项目主要是开发一个测量帧率为50MHz的太赫兹光谱分析系统，该系统涉及一个高速探测器和一个带宽高达太赫兹的光调制器。

在三个方面的研究工作中，在光信号处理方面，我们希望开发出一个不断进化的光计算机原型；在硅基光子集成芯片方面，我们希望与器件公司合作，推动在通信系统中的实际应用；在用于高速测量的光电器件和系统方面，我们希望开发用于特殊场合的高端仪器仪表。

“记住2800名本科生是很有压力的。怎么培养好？”

《光学》:请介绍张校长在创新人才培养模式方面的思想和做法。

张新亮:我喜欢人才培养和接触学生的工作。我的课程《光纤通信技术》是国家级精品课程，是国家级优秀资源共享课程。我合作或直接培养研究生80余人，其中1人获全国优秀博士论文100篇，2人获全国优秀博士论文100篇提名，6人获湖北省优秀博士论文奖。其中4名学生获得国家杰出青年基金资助，20多名研究生在华为技术有限公司从事光子器件的研发工作..

在担任国家试点学院院长期间，我面临着学生多、教育资源有限的现实问题。700多名本科生30多个试点班原有的教学改革措施如何推广？我们的方法是抓住核心课程。首先，我们要求按照精品课程建设20门以上的核心课程，每门核心课程都要有科研和培训内容。同时，我们构建了完整的实践教育体系，针对每个不同方向设计了实验课程、课程设计、生产实践和科研训练，希望学生能够建立基于模块化基础知识学习的不同光电系统的整体概念。我们还与上海光机所、成都光机所合作，与光电信息园区企业合作，引进更多学科产业资源，转化为人才培养资源。我们收到的效果是学生专业基础好，运用基础知识解决实际问题的实践能力强。

对课程的严格要求当然会给教师带来压力。但是，我们注重激励，以引导的方式评价教师的工作，通过各种手段激发教师的积极性。我们引进了很多优秀的青年教师，如“杰青”“游青”等。这些都为人才培养奠定了基础。

以核心课程群为依托，依托优质的学科平台和产业资源，探索以群体为导向的创新型人才培养模式改革，这是我作为第一完成人获得2018年全国教学成果一等奖的主要内容。

“高校培养人才是第一位的”

《光学》:从“华中科技大学”到“华中科技大学”，从成绩优异的科研人员、悉心教导学生的老师到学术平台的带头人，请张校长谈谈我国的基础科学与教育、创新研究与产业应用。

张新亮:高校具有人才培养、科学研究、社会服务、文化传承等功能，但我认为核心功能应该是培养具有研究能力和创新能力的人。其他功能可以通过培训人的过程来实现。但是，人才培养和单纯的教学活动并不是等号。高校必须自己做研究。没有研究，就培养不出搞研究、有创新能力的人。

近年来，随着国家对科教投入的加大和海外高层次人才的大量引进，国内创新研究水平迅速提升。但也有观点认为，高校科研过分追求论文发表，不注重解决实际问题。由于我国的科技和工业发展现状还没有达到欧美国家完全工业化的水平，我国的创新体系还没有建立和完善，没有足够的具有创新能力的企业，高校不得不承担起为我国和企业攻关技术难题和研发产品的任务。高校承担了太多的责任和义务。就像我们国家面临很多卡脖子的技术问题一样，我个人觉得责任不完全在高校。随着国家创新体系的逐步完善，产业技术瓶颈问题仍需企业自身解决。大学要培养更多基础扎实、创新能力强的人，这些人去企业帮助解决技术瓶颈问题，这应该是一个理想的生态。此时，高校的科学研究需要不断前进，应偏向基础问题的突破性、引领性和交叉性研究。至于论文要不要发表，发表的论文多不多，我觉得我们现在面临的问题其实是发展问题，学术界有自己的规律。近年来，学术评价不断完善和变化。

“百年”时期——致力于人才培养、前沿交叉创新和服务国家重大需求

光学:在不平凡的2020年，国际交流和科研互动将随着疫情走向新的空。请大家说说最近的“光子学公开课”“神奇光子学在线论坛”等活动。

张新亮:疫情造成了空之间的隔离，但让学术交流更加便捷，学术自由进入逐渐成为一种趋势。武汉光电国家研究中心的功能定位包括学术交流中心和知识传播中心。我们打造了许多品牌学术交流活动，如武汉光电论坛、POEM、PIBM等国际会议。

2020年，我们启动了Magic Photon在线论坛，主要面向学术前沿、学术与产业融合、学术新人，希望给国内外光电子领域的学者一个展示研究工作的舞台。通过与寇翔学术平台合作，每期在线观看人数超过1000至2000人，受益匪浅。而且报道视频全部在网上分享，观众可以随时随地学习。

光子学公开课是国内一些学术同行在中国光学学会的大力支持下共同进行的一种探索。意在与全国各地的研究人员共享国内外优势研究机构的优势资源，希望凝聚集体智慧，提高新形势下我国的人才培养质量，为提高我国光子学领域的研究水平贡献力量。这一倡议提出后，得到了北京大学、清华大学、浙江大学、复旦大学等20余所兄弟高校的积极响应和支持。通过与寇翔、哔哩哔哩等不同直播平台合作，每次在线观看光子公开课近万人次，反响非常好。

我们在光子学公开课上设计了20个专题，计划连续举办100场。每次讲座持续约2小时。希望主讲人能够把前沿研究问题中的基础理论知识讲清楚，让研究生在书本上的理论知识和实际研究问题之间建立联系。我觉得这种方法对想进入某个研究领域的研究者很有帮助，可以快速了解这个领域的研究现状和需要的基础理论知识。目前在我们的专题课程中，首先邀请一位该领域的国际领军人物进行全面的概述，然后邀请一些来自一线的优秀研究人员详细讲解该领域涉及的不同内容。前期，罗彻斯特大学张锡成教授、复旦大学周磊教授、渥太华大学姚建平教授为我们带来了精彩的讲座。后来，我们还邀请了斯坦福大学的崔屹教授和加州理工学院的王力宏教授给我们讲课。幸运的是，这个公开课得到了大家的大力支持和帮助。我们计划邀请的人都很乐意接受我们的邀请，文秘组的年轻老师也是不收任何报酬的付出，这是我们坚持做下去的动力。

主要人物:

张新亮

博士，教授，博士生导师。1971年10月生于湖北省黄梅县，1992年获华中科技大学学士学位，2001年6月获华中科技大学物理与电子学博士学位。

入选武汉市青年晨光人才、教育部新世纪优秀人才、湖北省优秀青年基金、全国优秀青年基金、中央组织部万人计划创新领军人才、教育部长江学者特聘教授。美国光学学会会员。

现任中国光学学会常务理事、湖北省仪器仪表学会理事长、国务院光学工程学科评估组成员、光电子信息科学与工程教育委员会副主任。

他是《光电子学前沿》的联合编辑和《光子学研究与光子学杂志》的副主编。

2012年6月至2019年1月，任华中科技大学光学与电子信息学院院长。2016年3月至2019年1月，任武汉光电国家研究中心副主任，现任华中科技大学副校长。

他长期从事光电器件和集成的研究工作。曾主持国家863计划、973计划项目、国家杰出青年基金项目、基金会重大国际合作项目、基金会重点基金项目、基金会重大科学仪器研究项目、国家重点研发项目。他在国际主流期刊发表论文350余篇，发表的论文被科学之网引用6000余次，被谷歌斯科拉统计引用8000余次。曾主持并参与4项省部级自然科学一等奖，授权发明专利16项，合作出版专著《半导体光放大器及其应用》。