與“光”同行
——區(qū)域光纖通信網(wǎng)與新型光通信系統(tǒng)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室

1989年6月，為了引領(lǐng)和支撐高速發(fā)展的光通信技術(shù)，作為國(guó)家科技發(fā)展戰(zhàn)略的一部分，國(guó)家計(jì)委批準(zhǔn)建立了“區(qū)域光纖通信網(wǎng)與新型光通信系統(tǒng)”國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。實(shí)驗(yàn)室依托單位為上海交通大學(xué)和北京大學(xué)。

自成立以來(lái)，實(shí)驗(yàn)室率先完成了國(guó)內(nèi)第一套波分復(fù)用光纖通信系統(tǒng)——廣州—深圳4×2.5Gb/s雙向無(wú)中繼WDM光纖通信系統(tǒng)工程；率先完成了支持組播和突發(fā)調(diào)度的自動(dòng)交換光網(wǎng)絡(luò)，并開(kāi)展了試驗(yàn)示范。同時(shí)，以上述兩個(gè)重要成果為核心，實(shí)驗(yàn)室衍生和發(fā)展出了光傳輸、光網(wǎng)絡(luò)、光傳感與信號(hào)處理和光電子器件研究4個(gè)主要研究方向，形成了系列研究成果，成為國(guó)際上光通信方向的重要研究力量。

攻堅(jiān)克難寫(xiě)輝煌

實(shí)驗(yàn)室依托于通信與信息工程、電子科學(xué)與技術(shù)、物理3個(gè)一級(jí)學(xué)科，及計(jì)算機(jī)應(yīng)用、醫(yī)學(xué)等專(zhuān)業(yè)，來(lái)展開(kāi)組織基礎(chǔ)研究、重大工程應(yīng)用基礎(chǔ)研究和交叉學(xué)科研究。在多年的發(fā)展建設(shè)中，實(shí)驗(yàn)室四大研究方向之一的新型光網(wǎng)絡(luò)研究由上海交通大學(xué)的胡衛(wèi)生，北京大學(xué)的李紅濱、何永琪等人領(lǐng)導(dǎo)，重點(diǎn)研究光傳送網(wǎng)(OTN)集成控制機(jī)制、新型光交換原理與實(shí)現(xiàn)方法、新型光接入機(jī)制及光與無(wú)線(xiàn)混合接入網(wǎng)，對(duì)光網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)理論與實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行科研攻關(guān)；新型光傳輸研究方向以上海交通大學(xué)的董毅，北京大學(xué)的陳章淵、郭弘為學(xué)術(shù)帶頭人，來(lái)重點(diǎn)研究超高速傳輸、空間與星載光通信、射頻光纖傳輸、量子通信，及其涉及的基礎(chǔ)理論、系統(tǒng)架構(gòu)與實(shí)驗(yàn)方法；光電子器件研究方向的學(xué)術(shù)帶頭人為上海交通大學(xué)的陳建平、陳險(xiǎn)峰、蘇翼凱，北京大學(xué)的周治平、張志剛，重點(diǎn)研究支撐未來(lái)光通信系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)的低成本、低功耗光電子器件，新型光子器件，大規(guī)模光電子集成器件，及其涉及的基礎(chǔ)理論與工藝方法；光傳感和信號(hào)處理研究方向則由上海交通大學(xué)的何祖源，北京大學(xué)的王子宇作為帶頭人，領(lǐng)導(dǎo)團(tuán)隊(duì)重點(diǎn)研究光纖及光子傳感的基礎(chǔ)理論、器件原理及信號(hào)處理方法，如新型光學(xué)陀螺機(jī)理、分布式光纖傳感、生物傳感等。

圍繞新型光網(wǎng)絡(luò)、新型光傳輸、光電子器件、光傳感和信號(hào)處理四大研究方向，實(shí)驗(yàn)室研究人員取得了眾多研究成果：

以微波與高速電路為研究對(duì)象，實(shí)驗(yàn)室成員采用LTCC工藝、硅基MEMS工藝設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)了基片集成同軸互連陣列結(jié)構(gòu)，并在華為公司、三星公司、Synopsys公司得到應(yīng)用；自主開(kāi)發(fā)了高速集成電路的布局布線(xiàn)軟件、信號(hào)完整性分析/電源完整性分析軟件、以及系統(tǒng)級(jí)封裝的電磁熱力多物理場(chǎng)全波仿真軟件；開(kāi)發(fā)了面向5G移動(dòng)通信的三維芯片集成高性能射頻前端模塊，可提高電性能、減小幾何尺寸、實(shí)現(xiàn)5G通信的多頻帶復(fù)用。

在光電子器件基礎(chǔ)研究領(lǐng)域，實(shí)驗(yàn)室成員提出了一種基于CMOS工藝研制的新型自耦合硅基諧振結(jié)構(gòu)，其具有調(diào)節(jié)靈敏度高、功耗小、結(jié)構(gòu)靈活、易拓展等特點(diǎn)，能有效增加延遲帶寬積，以此作為單元，還可構(gòu)建一系列功能器件（如可調(diào)光緩存器、梳妝濾波器）；研究開(kāi)發(fā)了基于WDM/OTDM技術(shù)的超高速光模數(shù)轉(zhuǎn)換實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，使采樣率高達(dá)80GS/s，相關(guān)研究成果有望在超寬帶雷達(dá)、超高速光通信等領(lǐng)域中得到應(yīng)用；研制了100km點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)光纖雙向時(shí)間頻率傳遞系統(tǒng)，使同步精度優(yōu)于50ps。

在新型光傳輸研究領(lǐng)域，實(shí)驗(yàn)室成員針對(duì)下一代光傳輸系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)對(duì)超高速通信的需求，創(chuàng)新性地提出并驗(yàn)證了160G相位反轉(zhuǎn)新型碼型—成對(duì)相位反轉(zhuǎn)碼型(PAP-CSRZ)和成組相位反轉(zhuǎn)碼型(GAP-CSRZ)。這些新型碼型可以減小非線(xiàn)性效應(yīng)，提高傳輸距離和帶寬利用率。其中，PAP-CSRZ可以減小非線(xiàn)性損傷，GAP-CSRZ可以簡(jiǎn)化時(shí)鐘恢復(fù)。此外，實(shí)驗(yàn)室還和烽火通信一同搭建了160Gb/s OTDM的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，通過(guò)色散補(bǔ)償和FEC技術(shù)，使誤碼率大大減少；首次提出了基于硅基微環(huán)實(shí)現(xiàn)了全光信號(hào)的微分，提出了用級(jí)聯(lián)自耦合環(huán)實(shí)現(xiàn)40-Gb/s的二階微分；首次實(shí)現(xiàn)了基于硅基器件的超高速全光二階微分器。

…………

與時(shí)俱進(jìn)譜新篇

跟隨時(shí)代發(fā)展，與時(shí)代共同進(jìn)步。在最新的研究成果中，實(shí)驗(yàn)室金賢敏研究團(tuán)隊(duì)報(bào)道了世界最大規(guī)模的三維集成光量子芯片，并演示了首個(gè)真正空間二維的隨機(jī)行走量子計(jì)算。同時(shí)這也是國(guó)內(nèi)首個(gè)光量子計(jì)算芯片。這項(xiàng)研究進(jìn)展推進(jìn)了模擬量子計(jì)算機(jī)研究進(jìn)程。

除此之外，在戰(zhàn)略研究方面，實(shí)驗(yàn)室作為國(guó)家“十二五”寬帶網(wǎng)絡(luò)科技發(fā)展規(guī)劃起草組組長(zhǎng)單位，主持和參與制訂了國(guó)家高速光通信領(lǐng)域的戰(zhàn)略研究，對(duì)我國(guó)光通信發(fā)展的戰(zhàn)略研究和國(guó)家寬帶科技發(fā)展計(jì)劃做出了重要貢獻(xiàn)；在重大基礎(chǔ)研究方面，實(shí)驗(yàn)室作為首席科學(xué)家單位主持承擔(dān)了超大容量光網(wǎng)絡(luò)和高速低功耗光子集成重要的原“973”項(xiàng)目，以及相關(guān)課題；同時(shí)，還參加了自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目，主持承擔(dān)了自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目等數(shù)項(xiàng)，引領(lǐng)和組織了光通信領(lǐng)域兩個(gè)重要前沿方向的基礎(chǔ)研究；在高技術(shù)研究與發(fā)展方面，實(shí)驗(yàn)室在光通信領(lǐng)域引領(lǐng)和支撐了國(guó)家原“863”計(jì)劃重大項(xiàng)目“高性能寬帶信息網(wǎng)”、“高可信網(wǎng)絡(luò)”和“三網(wǎng)融合演進(jìn)技術(shù)與系統(tǒng)”中的“國(guó)家試驗(yàn)床”的研究開(kāi)發(fā)，支撐了“下一代廣播電視網(wǎng)”的光通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和建設(shè)，對(duì)國(guó)家在光通信領(lǐng)域的科技發(fā)展和示范網(wǎng)建設(shè)做出了重大貢獻(xiàn)；在成果產(chǎn)業(yè)化方面上，以實(shí)驗(yàn)室光纖同軸混合接入為核心的同軸電纜高速接入技術(shù)，已經(jīng)成為廣電行業(yè)自主創(chuàng)新的重要標(biāo)準(zhǔn)之一，得到“核高基”國(guó)家重大專(zhuān)項(xiàng)和科技支撐計(jì)劃的支持，研究成果SoC流片已經(jīng)批量試驗(yàn)試用，具有重大產(chǎn)業(yè)化前景；在國(guó)防科技攻關(guān)方面，實(shí)驗(yàn)室作為國(guó)防原“863”計(jì)劃某專(zhuān)家組組長(zhǎng)單位，引領(lǐng)和參與了若干國(guó)防重點(diǎn)項(xiàng)目、國(guó)防型號(hào)項(xiàng)目，在量子通信、光纖陀螺和空間與星載光通信、激光技術(shù)等方面做出重要貢獻(xiàn)。

據(jù)報(bào)道，2016年，實(shí)驗(yàn)室發(fā)表學(xué)術(shù)期刊論文182篇，實(shí)驗(yàn)室承擔(dān)和參加了省部級(jí)以上科研項(xiàng)目143項(xiàng)；主辦、承辦了多場(chǎng)國(guó)際性、國(guó)內(nèi)會(huì)議。實(shí)驗(yàn)室研究人員先后在Optical Fiber Communication Conference、European Conference of OpticalCommunication和INFOCOM等10余個(gè)國(guó)際會(huì)議上擔(dān)任委員、分會(huì)主席、大會(huì)主席或組委會(huì)主席等職。其中，有兩位教授入選美國(guó)光學(xué)學(xué)會(huì)，有45人次擔(dān)任國(guó)際會(huì)議大會(huì)主席、技術(shù)委員會(huì)主席和委員等。在光通信最頂級(jí)的國(guó)際會(huì)議—美國(guó)光纖通信國(guó)際大會(huì)（OFC）技術(shù)委員會(huì)（2016）上，3名來(lái)自中國(guó)大學(xué)的教師入選技術(shù)委員會(huì)委員，其全部為實(shí)驗(yàn)室（胡衛(wèi)生教授、周治平教授、義理林教授）成員。

近年來(lái)，實(shí)驗(yàn)室還獲得了上海市科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等、上海市科技進(jìn)步獎(jiǎng)特等獎(jiǎng)、國(guó)家科技進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)、國(guó)家杰出青年科學(xué)基金、教育部創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)等多項(xiàng)獎(jiǎng)勵(lì)。實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有雙聘院士，以及中組部“千人計(jì)劃”，中組部青年“千人計(jì)劃”，中組部“萬(wàn)人計(jì)劃”領(lǐng)軍人才、青年拔尖人才，教育部長(zhǎng)江學(xué)者特聘教授，教育部青年長(zhǎng)江學(xué)者，國(guó)家自然科學(xué)基金杰出青年基金獲得者，國(guó)家自然科學(xué)基金優(yōu)秀青年基金獲得者，原“973”首席科學(xué)家等。實(shí)驗(yàn)室成員中91%的固定人員具有博士學(xué)歷，40歲以下人員占49%。

此外，實(shí)驗(yàn)室在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化方面也取得了突破，參加了國(guó)際互聯(lián)網(wǎng)工程標(biāo)準(zhǔn)組織（IETF），并主持制訂了光網(wǎng)絡(luò)性能度量的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（RFC6777），引領(lǐng)了國(guó)際光網(wǎng)絡(luò)性能研究領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展。為進(jìn)一步促進(jìn)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)、外的學(xué)術(shù)交流，實(shí)驗(yàn)室直接領(lǐng)導(dǎo)和管理了“光纖之家”研究生交流協(xié)會(huì)的發(fā)展。

“光纖之家”研究生交流協(xié)會(huì)是全國(guó)范圍內(nèi)率先成立的學(xué)生會(huì)組織，直接隸屬于“區(qū)域光纖通信網(wǎng)與新型光通信系統(tǒng)”國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，是實(shí)驗(yàn)室學(xué)生自我組織、自我服務(wù)、自我約束、自我鍛煉、自主開(kāi)展活動(dòng)的交流協(xié)會(huì)，也是實(shí)驗(yàn)室?guī)熒g聯(lián)系的紐帶和橋梁。旨在通過(guò)師生間、學(xué)生間等多元而新穎的活動(dòng)，促進(jìn)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)、外的學(xué)術(shù)交流，展現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室?guī)熒娘L(fēng)貌，擴(kuò)大實(shí)驗(yàn)室的社會(huì)影響力，豐富全體師生的學(xué)習(xí)和生活。“光纖之家”研究生交流協(xié)會(huì)自2012年初籌備開(kāi)始試運(yùn)行以來(lái)，在老師和協(xié)會(huì)各部門(mén)成員的努力和幫助下，詳盡完善了協(xié)會(huì)的各項(xiàng)規(guī)章制度和管理職責(zé)，開(kāi)展了眾多以實(shí)驗(yàn)室為基礎(chǔ)的國(guó)家級(jí)、校級(jí)活動(dòng)，協(xié)助實(shí)驗(yàn)室完成了一系列工作，得到了國(guó)家科學(xué)技術(shù)部、上海交通大學(xué)校團(tuán)委、以及實(shí)驗(yàn)室全體師生的一致認(rèn)可和好評(píng)。

作為上海交通大學(xué)下屬的7個(gè)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室之一，一直以來(lái)，實(shí)驗(yàn)室始終圍繞國(guó)家的戰(zhàn)略目標(biāo)，立足基礎(chǔ)研究，加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)研究與理論研究相結(jié)合，在光通信和光電子方面實(shí)現(xiàn)了重大突破，也為領(lǐng)域引進(jìn)和培養(yǎng)眾多優(yōu)秀人才。在“十三五”期間，實(shí)驗(yàn)室將繼續(xù)圍繞國(guó)家中長(zhǎng)期科技發(fā)展與規(guī)劃，積極參與、承擔(dān)和組織國(guó)家重大科研項(xiàng)目和核心技術(shù)的攻關(guān)，攻克更多領(lǐng)域難題。