“新技術突破了傳(chuan) 統飛秒激光的光衍射極限，未來或可開辟光電芯片製造新賽道。”近日，南京大學科研團隊發明的一種新型“非互易飛秒激光極化鐵電疇”技術，在下一代光電芯片製造領域取得重大突破。

“光電芯片是信息技術的下一個(ge) 製高點。”中國科學院院士、南京大學教授祝世寧說，南京大學固體(ti) 微結構物理國家重點實驗室較早探索該領域，已取得一係列國際領先的原始創新成果，“光電芯片有望成為(wei) 我國率先突破的科技領域，我們(men) 應該對下一代技術更早地切入、更快地投入，爭(zheng) 取在未來有更多的發言權。”

祝世寧院士（左）帶領學生進行科研。（南京大學供圖）

堅守中不斷創新，把冷門做成熱門

黨(dang) 的二十大報告提出，開辟發展新領域新賽道，不斷塑造發展新動能新優(you) 勢。如何開辟新賽道？

“要勇於(yu) 做前人沒有做過的事情。”在南京大學鼓樓校區唐仲英樓的辦公室裏，祝世寧話語溫和卻擲地有聲，“以基礎研究來說，剛開始可能隻是科學家的一個(ge) 猜想，但是經過‘大膽求證’深入研究以後，這些理念就有可能為(wei) 未來技術奠定基礎，甚至開辟出新的賽道。”

“把原來不被關(guan) 注的領域，通過自己的科學判斷，長期不懈地堅持研究下去。”祝世寧表示，正是秉持“堅守中不斷創新，把冷門做成熱門”的精神，南京大學固體(ti) 微結構物理國家重點實驗室經過幾代人的努力，終於(yu) 把微結構科學由無人問津做成國際前沿，並率先奔跑在光電芯片的新賽道上。

祝世寧笑稱，這些年來所做的工作，就是“像玩樂(le) 高一樣研究先進材料”，創新各種方法，通過微結構的設計和控製，提升材料的物理性能，實現應用上的突破。不過，“玩樂(le) 高”聽起來簡單，實則經曆了無數艱辛。比如，在研製新型介電體(ti) 超晶格材料的攻關(guan) 中，為(wei) 了讓一個(ge) 小小的芯片裏能透出三種顏色的激光，團隊花費了近10年時間，終於(yu) 研製出世界上第一台光學超晶格全固態紅、綠、藍三基色激光器。

做前人沒有做過的事情，需要勇氣和實力，也需要前瞻性思維。自2000年起，祝世寧團隊就將光學超晶格研究從(cong) 經典光學拓展至量子光學，經過多年開拓創新，已利用光學超晶格研製成功全球首枚高速調控的铌酸鋰光量子芯片，實現了全球首個(ge) 具有移動光學中繼的無人機光量子網絡試驗。“記得當時我們(men) 輾轉南京、石家莊、蘭(lan) 州等地進行實驗，克服了重重困難，終於(yu) 在國際上首次實現通過無人機在兩(liang) 個(ge) 地麵站之間進行糾纏光子分發。”

為(wei) “高精尖”研究打造高水平科研平台

“每一個(ge) 新的科學理念，都需要通過科學實驗來驗證、來實現。”勇闖科研“無人區”數十年，祝世寧深刻感受到，隨著科學技術越來越向“高精尖”發展，基礎研究的方式方法也在不斷演進，對科研平台、科研儀(yi) 器的要求也越來越高，比如他們(men) 研製的光電芯片的加工精度，幾乎是一根頭發絲(si) 的千分之一，同時還要進行大麵積的集成，難度可想而知。

要補齊基礎研究的短板，重視高水平科研平台的建設，加大對科學裝置、高科技儀(yi) 器的投入；同時，要改變“撒胡椒麵”式的支持方式，選擇前沿科技領域進行重點支持。祝世寧對此有著很深的思考。

為(wei) 促進基礎研究的想法落地，2018年，祝世寧團隊在南京大學和南京江北新區支持下，創建了南智先進光電集成技術研究院（下稱“南智光電”），瞄準下一代光電芯片技術在基礎材料、器件工藝等方麵的需求，開展研發工作。

中紅外超晶格激光器、自由空間無人機高速通信係統、超構材料平麵透鏡、高分辨光譜相機……4年來，在南智光電這一科研平台上，科學家們(men) 將頭腦中的一個(ge) 個(ge) 奇思妙想轉變為(wei) 現實。最近的突破性成果——新型“非互易飛秒激光極化鐵電疇”技術，把光雕刻铌酸鋰三維結構的尺寸，從(cong) 傳(chuan) 統的1微米量級，首次縮小到納米級，達到30納米，大大提高了加工精度。該技術有望用於(yu) 光電調製器、聲學濾波器等關(guan) 鍵光電器件在芯片上的製備，在5G/6G通信、光計算、人工智能等領域有廣泛的應用前景。

既要“開山築路”，也要“沿途下蛋”

“基礎研究是原始創新的源頭、核心技術的關(guan) 鍵，是實現科技自立自強的基石。”祝世寧認為(wei) ，當下，麵對國家重大戰略需求和經濟社會(hui) 發展麵臨(lin) 的挑戰，開展目標導向的應用基礎研究尤為(wei) 重要。

2019年起，江蘇省啟動實施前沿引領技術重大基礎研究項目，支持50位頂尖科學家開展變革性技術探索，對重大科學前沿或重大產(chan) 業(ye) 前瞻問題進行超前部署。祝世寧團隊進入首批名單，獲得2000萬(wan) 元項目經費，積極布局下一代芯片——铌酸鋰集成光子芯片的研發。

“前沿引領技術的突破，能促進產(chan) 業(ye) 升級，甚至顛覆整個(ge) 行業(ye) 。”祝世寧說，南智光電一端連接南大固體(ti) 微結構物理國家重點實驗室等國家平台，麵向世界科技前沿，開展應用基礎研究；另一端連接高新技術園區，與(yu) 科技領軍(jun) 企業(ye) 一同聚焦並攻關(guan) 重大共性產(chan) 業(ye) 技術問題，探索實現創新鏈連接產(chan) 業(ye) 鏈的可行路徑。

今年7月29日，南智芯材铌酸鋰晶體(ti) 產(chan) 業(ye) 化項目正式簽約，該項目正在進行國際上最大尺寸——8英寸的铌酸鋰晶體(ti) 的產(chan) 業(ye) 化示範和布局。創建4年來，已有近30家光電類初創公司在南智光電平台上孵化和集聚，這些初創公司獲得了近10億(yi) 元社會(hui) 資本的投入。同時，南智光電已為(wei) 全國近200家企業(ye) 和研究單位提供技術服務，幫助他們(men) 解決(jue) 科研難題、突破產(chan) 業(ye) 化技術瓶頸，產(chan) 生了積極的社會(hui) 反響和實實在在的經濟效益。2021年，在南京江北新區、省產(chan) 業(ye) 技術研究院和南京大學支持下，南智光電聯合兄弟單位，獲批建設江蘇省光電技術創新中心。

新中心、新平台、新起點，作為(wei) 光電芯片領域的先行者，祝世寧帶領團隊勇當開路先鋒，在激烈的國際競爭(zheng) 中持續保持領先地位，開辟了光電芯片新賽道。“未來，我和團隊將始終把創新放在第一位，在從(cong) 基礎研究到產(chan) 業(ye) 化的這場馬拉鬆長跑中，不斷地‘開山築路’，做前沿性的科學探索；同時，建立‘沿途下蛋’機製，促進科技成果高效轉化。”祝世寧表示。