——记上海理工大学光子芯片研究院副教授方心远

蔡巧玉

习近平总书记曾说过：“青年是祖国的前途，民族的希望，是社会上最有朝气、最富活力、最具创造性的群体。”为此，他曾提出一系列关爱青年科技人才的要求，目的就是要让有理想、有情怀、有责任、有担当的接班人永不断档。

作为上海理工大学光子芯片研究院的青年科研人才，1992年出生的方心远从小就坚定了自己未来走向科研道路的决心。虽然年纪尚轻，但他通过在国内外科研院校的学习、积淀，在轨道角动量光束、全息、光学人工智能等研究领域建立了颇为宽广的科研视野。“我们希望能够集合在材料、光学、量子等方向有经验的科研工作者，共同在光学与人工智能的交叉方向上，做出更多成绩。”方心远说。正是凭借这一信念，他在研究领域内探索不辍，发表了多篇具有影响力的文章，用实际行动在光学与人工智能研究领域发出了青年科技工作者的声音。

顺其自然的科研奋斗路

如今回顾起自己的科研之路，方心远坦言自己一直都在竭尽全力、顺势而为。高中毕业后，他以优异的成绩考入了南京大学，本意打算在金融学领域大展拳脚的他，被调剂到了材料物理专业，因此便在这一方向，开启了自己全新的科研启蒙之旅。

“南京大学的材料物理专业比较特别，其使命是在新工科的背景下，为国家培养相应的科研人才。”方心远说。大学本科的四载春秋，他在物理专业不断打磨自己，这为他今后科研工作的开展奠定了坚实的基础。

2013年9月，本科毕业后的方心远顺利进入南京大学固体微结构物理国家重点实验室微纳光学与超快光学实验室继续硕博连读。这一阶段，他师从肖敏教授、张勇教授，正式踏进了光学的世界，并于2018年12月获得南京大学现代工程与应用科学学院光学工程工学博士学位。从本科对相关专业的基础了解，到研究生对研究方向的深层认知，方心远在科学研究中不断成长。而一直以来，他最大的性格特点就是：只要发现了自己感兴趣的科研方向，就会埋头探索，沉浸其中。正是在这样的性格驱使下，他关注到了轨道角动量光束这一具有极大发展前景的科研方向。

在方心远的介绍下，记者了解到：在过去的几十年中，带有轨道角动量（OAM）的光束引起了越来越多的科研人员关注，在超高速光通信等领域显示出广泛的应用。而在踏入这一领域之后，他也希望能在这一方向研究中，形成属于自己的科研特色。多年来，他在这一领域的奋斗之路从未止息。

一次契机下的科研成果创新

方心远喜欢将科研视野放诸更广阔的世界。在国内学习、探索多年，他内心最大的愿望就是走出去，接触、了解一些领域内的更为先进的科研知识，而这一心愿终于在2018年得以实现。

彼时，还在读博的方心远在一次偶然的机会下看到了顾敏院士课题组在《科学》（Science）杂志发表的一篇前沿文章，就试着联系顾敏院士，并顺利取得了与世界顶级团队短期交流的机会。2018年6月至2018年12月受国家留学基金委资助，方心远赴澳大利亚墨尔本皇家理工大学，开始进行博士阶段联合培养学习，并受顾敏院士的指导开展研究工作。

加入团队不久，顾院士便留给方心远一个命题作业：螺旋光束能不能在全息场景下携带信息？方心远想了两周之后，告诉了老师自己的答案：“这是不可能的。”原来，这一课题按照现有的原理来推算的话，是根本不可能实现的一种假设，就好像是一道数学题，虽给出了“答案”却根本没有“推导过程”一样。

“要不试试，让布拉格衍射定律在傅里叶空间延伸？”一个月后，方心远打破了自己的结论，有了新的灵感。过去，光的布拉格（Bragg）衍射和螺旋光束完全“不沾边”，而由于傅里叶空间的轨道角动量伪色散关系，螺旋光成为了可操控的“同心圆”。通过科研探索，他们创造性地利用具有“螺旋”特性的轨道角动量光束作为光学全息过程中的信息载体，实现了世界上首个超宽带的光学全息过程，为大数据信息时代提供了大容量全息术。他们研发的轨道角动量全息技术，不仅颠覆了全息影像的传输方式，更是为传输过程设置了“信息安全”的保护屏障，使得这样酷炫的场景可以变为现实。

据方心远介绍：“传统全息显示技术中，只能通过增加信号源的方法提升信息通道的数目以实现复杂的显示效果，往往出现‘带宽不够’‘分辨率不高’等情况。而我们发现，‘螺旋程度’不同的轨道角动量光对应了同一信号源不同的信息通道，结合纳米光子学技术，仅仅利用一个纳米级的信号源便可以实现超宽带的全息显示效果。这就可以为大众提供更优质的信息记录手段和出色的视觉体验。”在这一研究基础之上，他们还将相关研究成果以长文形式发表在世界光学顶尖期刊《自然-光子学》（Nature Photonics）上。

柳暗花明的科研奋斗征程

在方心远的心中，在《自然-光子学》上发表文章，是人生中一场开场即冲刺的中长跑，而“目的地”就是轨道角动量全息。在前人从未在这一方向中展开研究工作的背景下，他全身心投入到这一研究领域中，实现了这一领域从0到1的突破。

然而漫长的投稿过程，曾经让方心远身心俱疲。投稿一周后，Science、Nature接连拒绝了稿件，两周后，Nature Physics再次拒稿。在国外的每一天，方心远都拼尽全力，在美丽的墨尔本，他甚至一天都没有出去旅行过。一系列拒绝的结果，让他备受打击，甚至开始了自我怀疑。

然而转机还是出现了，最终方心远的文章被Nature Photonics成功接收，并以8个版面、无删减的长文刊载了文章。虽然从投稿到被接收，历经了7个月的修改与等待，但对于方心远来说，一切都是值得的。最终，这位想要做“高水平科研”的年轻学者在只有9%命中率的顶尖科研杂志上写下了他的名字。如今，回忆起这段人生中的难忘时刻，方心远内心长舒一口气，而他也用自己的实际行动证明了，只要坚持，所有的努力都是有回报的。

凡是过往，皆为序章。如今，方心远把自己的视野放在了更长远的未来。在他看来，要在研究领域有更加长足的发展，就要具备更加扎实深厚的专业知识和更加远大的战略格局。如今作为上海理工大学人工智能纳米光子学实验室特聘研究员，方心远已经全职加入了顾敏院士的团队。“我想要把轨道角动量全息这份‘作业’继续做下去，在光学领域做深做实。”他说。

除此之外，在光子芯片领域，方心远也展开了一系列探索。与传统的微电子芯片相比，光学芯片速度更快、能耗更低，是业界看好的新一代主流芯片。为了推进高水平地方高校建设，打造世界一流的光学实验室，上海理工大学正式成立了光子芯片研究院。如今作为上海理工大学光子芯片研究院助理院长，方心远也希望能够和团队成员们一起打破学科壁垒，为光子芯片研究作出更多贡献。

始于兴趣，终于热爱。因为父母都是老师，因此方心远从小就选定了自己未来的道路：要努力学习考取博士，未来进入高校施展自己的科研抱负。虽然如今的方心远已是领域内优秀的青年学者，但是他并没有止步不前。“毕竟我还年轻，还要抱着学习的态度继续往上走。”他说。科研之路漫漫，方心远深知脚踏实地扎根在科研岗位上，全方位提升科研能力，一步一个脚印地走下去，才能成为一名更加成熟的科研工作者。纵然前路漫长，但他相信，对科研的热爱会为他指引方向。