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【毕业留校的科研南燕er】:毫厘间的追光者——访信息工程学院博士后黄加耀

2022-12-14宣传与公共关系办公室

责编:王可佳

编者按:北大深研院建校21年来,培养了1万余名南燕学子,他们遍布天南海北、各行各业。在其中有这样一群人,他们从南燕学子成为南燕教师,在深研院科研教学岗位上扎根成长;虽然已经毕业,但从未离开,从当时的硕士博士,到如今的副教授和教授。他们经历了从学生到老师的身份转变,更见证了深研院与他们的共同成长。

黄加耀:路虽远,行者将至

黄加耀,2017年进入深研院信息工程学院,2022年博士毕业

留校岗位:信息工程学院博士后研究员

因为校园三期修缮计划,我们在临时作为信息工程学院办公场所的六号楼见到了黄加耀。从A-G栋连廊的修建、北大地铁站的开工、六号楼的投入使用再到如火如荼的三期修缮工程,自2017年踏入北京大学深圳研究生院以来,黄加耀已经见证了这座园子大大小小的更新迭异。南燕这座园子也陪伴着黄加耀在毫厘之间解构光的性质,走过人生二十代中近两千个晨昏昼夜、光阴流转。今日,这个光的故事还在延续。

捕捉光的瞬态

1飞秒,等于1皮秒的一千分之一,1秒的一千万亿分之一,光可以在真空内传播0.3微米,这是黄加耀日常接触的时域尺度。超快光学指超快现象相关的光学,这些现象发生在皮秒甚至更短的时间尺度内,在精密加工、生物医疗等领域具有重要应用。如超短光脉冲便是脉冲宽度在皮秒乃至飞秒数量级的电磁脉冲,其被广泛应用于激光加工和光通信系统。而黄加耀所关注的问题,便是怎样使用脉冲压缩方法在增大单位时间脉冲能量的同时使脉冲宽度变得更窄。最终基于硅基波导对非线性脉冲压缩及传输特性进行深入研究。

本科就读于华南师范大学信息光电子科技学院,黄加耀彼时在邓冬梅教授的指导下对艾里光束的性质开展了一系列研究。研究过程中美丽的实验效果与现象背后优雅严谨的逻辑原理对黄加耀而言有着莫大的吸引力,为光的故事埋下了启蒙的种子。本科期间所习得的研究方向与科研技能也让黄加耀在2016年参加信息与工程学院夏令营时遇见了研究兴趣相契合的李倩副教授与超快光学实验室,从此投入超快光学领域的钻研与突破。

黄加耀与实验室同学合影

“刚进入实验室的时候其实面临着研究方向的转型”,实验室既有光传输性质的研究,又面对国家迫切的硅基“卡脖子”难题,黄加耀在李倩副教授的带领下对硅基的集成光学领域开启新的攻关与突破,探索硅基光波导中的脉冲压缩过程。“目前我们正处在从‘中国制造’到‘中国智造’的转型过程,光电在其中会处在一个比较重要的位置;我们作为青年学者的一部分,尽自己的一份力为国家的科技发展做出贡献,还是挺不错的。”

目前,黄加耀的研究主要集中在硅基光波导的脉冲压缩方法创新上,实现了脉冲宽度从皮秒数量级到飞秒数量级的自相似脉冲压缩方法、具有30-40倍高压缩倍数的级联脉冲压缩方法与不同中心波长脉冲结合与压缩技术,对于激光加工和集成光通信系统中产生超短光脉冲具有现实意义。相关研究成果已发表11篇期刊论文和国际学术会议,包括IEEE JSTQE、IEEE JLT、Results Phys.、IEEEPJ、CLEO、FLO、ACP、OECC等,其中以第一作者身份发表论文8篇。

锥型硅波导中自相似脉冲压缩技术

走一步,再走一步

黄加耀更倾向于用“随遇而安”来形容自己从硕转博再到留校继续从事博士后工作的科研道路。“从事学术工作的想法其实不是一开始就决定的,在遇到机会的时候我会选择先进行尝试,感觉没有问题的话我就会坚持下去。”只是在每一次尝试的背后,都暗含不为人知的挑战与孜孜不倦。

进入硕士阶段后,黄加耀首先面对的便是学科背景的转换。从光电到微电子,二者虽然存在内容的交集,但学科知识架构体系与底层逻辑的差异还是让黄加耀有些措手不及。所幸,张敏教授的《现代半导体器件/纳米电子器件基础与应用》与陆磊教授的《超大规模集成电路工艺》课程让黄加耀有机会从理论和实践的不同维度重新理解微电子中的基础概念。“陆老师的课程需要我们自主制作硅基芯片,这个过程包含了各种具体细节,包括不同机器的使用、参数的设置等,对于日后的科研过程还是非常受益的。”

在黄加耀眼中,学科交叉的最大意义在于博采众长,“光电学科侧重于光与电的配合,微电子侧重于电的效果,二者结合之下就可以更清晰和全面地理解一些集成光电系统的问题”。同时,信息工程学院中不同老师多样的研究方向,课题组内来自材料、电子等不同学科背景同学之间的交流,也让黄加耀不断学习到跨界的学科知识与方法,感受到知识碰撞的力量。“其中很有趣的一点是,虽然‘隔行如隔山’,大家各自问题的出发点会有区别,但使用的研究手段在某种程度上是一致的,因此不同研究方向的问题实质上存在一定的可迁移性,也会对于归界问题有更深的思考。”

作为美国光学学会北大深研院学生分会主席,黄加耀受邀参加2018年美国光学年会并针对自相似脉冲压缩技术进行了演讲汇报。会议现场来自不同学校、不同背景、不同光学细分领域学者间的交流与未来发展方向的思考让黄加耀受益良多,“自己的研究目前处在什么位置,未来要怎样融进一个相对较大的科学图景里,这些问题都会在交流的过程中慢慢得到明晰。”

黄加耀参加2018年美国光学年会与全球学生领袖论坛

从本科生到硕士生,从硕士生到博士生,身份的转换让黄加耀一度陷入彷徨。“本科阶段对于科研更多是练习和尝试,导师会给出非常具体准确的解决问题的步骤。硕士生阶段导师会指定方向和大致步骤,具体的技术方案需要依靠自己去设计完成。博士生阶段从导师收获的建议可能就只是一个大概的方向了。”从文献收集阅读、技术路线设计、模拟仿真、与导师同学的讨论,每一阶段的转换都迫使黄加耀一遍又一遍地升级自己解决问题的科研技能与能力。如婴儿蹒跚学步一般,跌倒再爬起,跌跌撞撞地走向远方,摇摇晃晃地成长为能够独立解决科学问题的青年学者。黄加耀也在攻读博士期间收获了博士国家奖学金、硕士国家奖学金、北京大学五四奖学金、北京大学三好学生标兵等一系列荣誉。

“选择比努力更重要,解决问题的过程中首先需要分析问题,一个是这个问题值不值得做,其次是自己的能力能不能达到解决问题的标准,最后才是解决问题的具体方案。”回顾在南燕的硕博五年,黄加耀对李倩老师关于独立应对问题的教导感受颇深,而每一次度过彷徨期,也正是黄加耀在科研打怪升级路上最有成就感的时刻。

进入博士后阶段后,面对从学生到科研人员身份的转变,承担着实验室“大管家”职责的黄加耀更感受到一份“传道受业解惑”的责任。“在博后的阶段里不仅需要驱动自身的科研项目,同时也需要把自身的技能传授给实验室的师弟师妹,帮助他们解决科研过程中的问题和困难,这个过程对我来说也是非常有成就感的过程。”从知识的获取吸收,创新转换到最终的传授育人,黄加耀在经历前两个阶段的探寻后,又站在了新的起点上。

动静相宜,致行千里

每天傍晚一个小时的运动时间,是黄加耀日常科研生活中雷打不动的习惯。无论是游泳、单车或是健身房,黄加耀总会在这个小时内把自己从实验室、从电脑屏幕前解放出来,重新调动僵化的身体,也放空疲惫的大脑。运动所分泌的多巴胺不仅是情绪的调节剂,也是为聚精会神后的大脑按下“暂停键”,“过度思考有时会更容易陷入思维定式的泥潭,运动过程的放松反而会带来柳暗花明又一村的惊喜”

同样,黄加耀总是尝试着不同的方式,避免思维陷入狭隘的偏见之中。2018-2019学年,黄加耀担任信工学院的研会主席。任期中,黄加耀和研会同学一起举办过镜湖之夜、新生杯体育比赛、Mini-TED演讲比赛等大大小小的活动。从寻找活动赞助、流程设计、人员邀请、场地租赁到后期的宣传工作,直至亲历活动的完整策划流程,黄加耀感受到活动的举办过程与科研过程本质上有着异曲同工的步骤。而在与形形色色的人员接触过程中,他也发现在飞秒波段以外的可见光波段,生活同样五彩斑斓。

黄加耀参与组织信工学院第七届Mini TED演讲比赛

毕业照

在工作与生活的平衡上,黄加耀始终认为工作将为人的发展而服务,幸运的是,在科研道路上的孳孳不息满足了他对于工作与生活的期待。生于粤长于粤的黄加耀,也选择“随遇而安”地在南燕继续自己的行者之道,在科研工作与家庭生活之间寻求一份平衡。黄加耀期待能在追光路上走得更远,但尽自己一份渺小的力量创造一些飞秒世界中的改变,实现个人发展、知识传播、教书育人到技术攻关的融合。南燕也将继续提供一片温润的、柔软的土壤,呵护每一位追光的、踏浪的、逐梦的人。


南燕新闻社“毕业后留校的南燕er”专题报道组

记者:王雨润 王惠

文字:南燕新闻社 王雨润

图片:受访者提供

指导老师:王琳

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