“光子传输与通信”全国重点实验室前身是“区域光纤通信网与新型光通信系统”国家实验室,由国家计委于1989年6月批准建立,是我国第一个光通信国家重点实验室,1995年通过验收并于次年正式向国内外开放运行,并通过了随后的四次国家重点实验室评估。2025 年完成全国重点实验室重组,形成了以上海交通大学和北京大学两所“双一流”高校为依托的北京‑上海协同创新平台。现任学术委员会主任为中国科学院院士李儒新教授,实验室主任为何祖源教授。
自成立以来,实验室始终围绕国家信息基础设施建设、“数字中国”、“网络强国”等重大战略需求,聚焦光传输、光互联核心器件及芯片、超高速信号处理等关键技术开展应用基础研究,在光子学基础、硅基光电子技术、高速光纤传输、光传感等方面取得了一系列国际上有影响的原创成果,推动我国光子传输与通信产业的可持续发展和全面国际领先。与此同时,实验室注重科研成果转化,多次获得国家科技进步奖,以实际技术支撑国家战略。
实验室自建立以来,主持和参与了中国光通信的多个里程碑工作,包括主持完成我国第一套波分复用光纤通信系统(广州-深圳4×2.5Gb/s双向无中继WDM光纤通信系统工程)、我国第一个全光通信试验网,参与建立了国家自然科学基金网(NSFCNet)、中国高速信息示范网、3Tnet等,为我国通信技术及产业的发展做出了重要贡献,5次获国家科技进步奖。
在光子学基础理论和集成光电子核心器件研制上,实验室取得了一系列突破,连续在Science/ Nature上发表重要论文,首次观测到非厄米体系中的“体费米弧”和“偏振半荷”现象、拓扑荷合并超高Q谐振态、单向辐射等,被评论为“为光子学基础理论及发展新型光子器件开拓了新方向、新方法”;首次提出光梳驱动的硅基光电子集成系统,为下一代片上光电子信息系统提供了全新的研究范式和发展方向,对我国光电子器件研究及产业化具有重要推动作用;提出“通用型光电融合无线收发引擎”的概念,拓展了频域自由度,有效提升了频率覆盖范围和频率域的灵活调谐能力,为6G通信泛在接入与高速互连、动态频谱灵活分配、小型化低成本提供了颠覆性解决方案。成果曾两次入选“中国科学十大进展” (2011/17),四次入选“中国光学重要进展”(2012/16/19/22),三次入选中国光学十大影响力事件(2020/22/23),两次入选“中国半导体十大进展”(2020/22),一次入选中国“中国十大科技创新奖”(2022),一次入选中国信息通信领域十大研究进展“(2022),一次入选”中国芯片科学十大进展“(2022)。同时在依托单位支持下,实验室建成了国内高校最完备的硅基光电子工艺平台—上海交通大学AEMD和北京大学先进光子集成平台APIC,购置部署成套大型光子芯片微加工和测试设备,保障集成光子工艺连续制程。
在光子传输的关键技术领域,实验室实现了从概念验证到原型演示的完整闭环。实验室团队针对6G无线前传容量与信噪比受限的双重挑战,提出基于克隆光梳及多芯光纤的数字模拟混合自零差架构,运用克隆光梳成功实现了32.8 Tb/s超大容量和65536-QAM超高制式无线信号的光纤前传;通过多芯光纤与宽谱光梳的空分、波分多维复用,实现了0.879 Pb/s的超大容量和1048576-QAM超高制式无线信号的光纤前传,为未来光纤无线融合接入提供了技术基础和可行架构。研究成果发表于Nature Photonics、Nature Communications等光电子领域期刊,并作为OFC2023 PDP、ECOC2022 PDP在国际光通信顶会报告。针对互联网和数据中心对光纤通信大容量、低成本的迫切需求,实验室在光传输系统架构、编码调制技术和信号处理算法等方面取得一系列突破性学术成果。同时与其他单位开展深度产学研合作,推动关键技术的落地应用,进一步提升了我国企业在光传输领域的国际竞争力,在光传输领域持续保持世界领先水平。近五年来,实验室将集成硅基/铌酸锂调制器、少模光纤与先进数字信号处理技术结合,发展了一系列超高速、超大容量光传输系统,实现了国际上第一个硅光调制器单通道200G光传输、集成CMOS硅光调制器170 Gbaud、单通道408 Gb/s铌酸锂调制器光传输、P比特1024-QAM信号光载无线前传;提出了一类涟漪纤芯少模光纤设计方法,利用自研7芯10模光纤与复用器件实现了单纤5.27 Pbit/s传输50 km的最高容量记录。成果发表在光通信顶级会议上发表(ECOC2023 PDP论文,OFC2022高分论文、OECC2024 PDP 论文),并发表在Nature Communication 2024上。
实验室积极开展国际学术交流,与21个国家的135个研究机构如哈佛大学、斯坦福大学、加州大学等有合作工作;牵头完成 IETF 首个光网络国际标准(RFC5814/6777),主导的 HINOC 技术成为我国广电行业首个 ITU‑T同轴接入标准(J.195/J.196/J.198),在国际标准制定中占据重要位置;多次主办亚太规模最大的光通信会议,业已成为国内外相关学科和行业中最活跃、最具学术影响力的研究机构之一。
面向未来,实验室将继续坚持以国家战略需求为导向,以创新基础研究为根本动力,加速科研成果的产业化转化。依托两校雄厚平台与跨学科优势,深化光子基础理论、光电子集成芯片、超高速光传输、光传感等前沿探索;同时完善产学研协同机制,为高速互连、6G泛在接入、人工智能算力网络及空间信息链提供颠覆性的技术解决方案。通过不断引进和培养高水平人才,保持研究队伍的国际竞争力与创新活力,使“光子传输与通信”全国重点实验室在新一轮信息革命中继续走在世界前列。