标题：全波段通信实验室
研究方向
全光基本逻辑单元  实验室人员合影信息网络中的深层次矛盾是电子器件的处理速度跟不上光承载信息的速率，因此会成为网络容量和吞吐率的瓶颈。光通信系统和网络构成了信息系统和信息社会的骨架。在目前的结构中，光波仅仅被用作传输载波，为了实现对信息的再生、处理、计算及存储，光信号必须被转换为电信号（光电转换），在电子系统中实现上述功能后，信息被转换为光信号（电光转换）后，再以光的形式传输。随着信息传输率的提高，这一光-电-光转换过程不仅需要复杂昂贵的设备，并且增加了信息网络延迟，限制了光纤带宽的使用效率和网络总容量。因此为了进一步发展未来的信息系统，信息的传输、处理、计算机存储的全光学化是信息技术研究的一个重要前沿。实现这一远景的关键是在光学领域提供可靠、可集成、可规模化的数据处理、计算和实时存取功能。目前全光信息处理还没有取得突破性进展，根本原因是在光学上还缺乏一种类似于电子系统中的晶体管元件，即具有通用性的光学逻辑单元器件。研究微米量级双稳态器件可实现可靠的微型通用光子逻辑单元。在此通用单元器件基础上，通过大规模集成，就能建立未来的全光信息芯片和系统，其潜在经济及战略意义不可限量。
基于新型调制方式的光传输系统
光纤传输网络是整个信息网络的支撑基础，来自美国AT&T Labs和法国Alcatel公司的数据统计显示，数据业务的年增长率为100% 。网络业务量的增长，使得城域网和骨干网的容量需求也随之增加，骨干网的容量要求达到Tbit/s 。信息产业高速发展的大背景给当前的光传送网提出了三大挑战：传输距离，带宽效率和光层的处理功能(包括光交叉连接和分插复用等)。 
传统的光通信技术采用强度调制技术(ON-OFF keying即OOK)，光强的变化会导致光纤传输中的非线性效应。随着信号速率的增加，非线性传输损耗会加重，严重制约网络速率和传输距离的进一步提高；而强度调制信号的带宽利用率相对较低，又限制了密集波分复用的信道数量。因此，传统强度调制方式与光通信系统高速率高效率的大发展方向产生矛盾，解决这个问题的关键就是采用先进调制方式(Advanced modulation formats)。2002年美国贝尔实验室采用差分相移键控 (differential phase shift keying即DPSK) 调制方式将密集波分复用的40Gbit/s信号的传输距离翻了一番！从2000公里增加到4000公里。这个革命性实验极大地激发了国际科研组织和光通信产业界对先进调制方式的科研热情，也指明先进调制方式是未来光通信系统和网络的重要科研方向。
光与无线网络融合
太赫兹波(THz)是电磁频率在0.1-10 THz(波长在3 mm-30μm)之间的电磁波，波段介于微波与远红外光之间。其长波段与亚毫米波相重合，其发展主要依靠电子学技术；它的短波段与红外线相重合，发展主要依靠光子学技术，THz波所处的位置正好处于宏观经典理论向微观量子理论的过渡区。它是最后一个人类尚未完全认知和利用的频段。 
20世纪90年代以前，由于缺乏有效的THz源及检测技术，致使人们对THz波段的认识非常有限，使得THz波成为电磁波谱上的空隙。近十几年来，激光技术的迅速发展为THz波的产生提供了稳定、可靠的激发光源，THz检测技术及其应用的研究也得到了蓬勃的发展。相比于传统的电磁波和光波，THz脉冲的典型脉宽在皮秒量级，不但可以方便的进行时间分辨的研究，而且通过取样测量技术，能够有效的抑制背影辐射噪声的干扰；THz脉冲源通常包括若干个周期的电磁振荡，单个脉冲的频带可以覆盖从GHz至几十THz的范围；由于它是由相干电流驱动的偶极子振荡产生，或是由相干的激光脉冲通过非线性光学频率差频产生，因此有着很好的相干性；此外，THz光子的能量只有10-3 eV，不易破坏被检测的物质，适合于生物大分子与活性物质结构的研究；而且，THz辐射具有很好的穿透性，它能以很小的衰减穿透物质如烟尘、墙壁、碳板、布料及陶瓷等，在环境控制与国家安全方面能有效发挥作用。 
基于以上良好特性，THz用于通信领域成为了近几年来国内外研究的热点。其中室内无线安全接入和高速短距离无线互联通信正是THz超宽带无线通信带宽的两个发展方向。 
目前，全世界各主要运营商都面临着全业务运营的全新挑战。我国电信行业在今年完成运营重组后，全业务运营时代也正式开启，各种各样的挑战随之而来。网络、业务提供、业务模式、支撑系统都需要向更高层次发展，特别是网络方面，作为运营商全业务运营的物理基础在目前这个阶段就显得更为重要和迫切。PON作为接入网络最引人关注的技术在这几年已经深入人心，在一些地区已经有了相当规模的应用，其宽带化、综合化的接入特征成为各大运营商进行全业务运营的重要手段之一。 
光分组标记交换
电信技术的快速发展使得人类社会从工业社会迅速转变到信息社会。传统的光传输网络交换是基于电路交换，专为语音信号而设计。在目前现有的网络中，高效率仅体现在面向连接的信息即语音业务的交换上。对于突发性较强的数据业务来说，网络的灵活性有限，现在使用的技术对于数据业务的经济实用性也非常有限。这些都导致了连接终端用户的网络成本较高。由互联网带动的宽带业务增长一方面使光传输网络成为全球信息基础结构的重要角色，另一方面也呼唤光传输网络更廉价合理的解决方案出台。下一代网络正成为国际上的一个研究热点，以国际标准为例，NGN (Next Generation Network)是由国际电信联盟ITU和欧州电信组织ETSI提出的、基于分组的网络，从现有Internet通过协议的扩展和容量的增加和演变，试图通过网络层分组模式与传输层电路模式的结合，以及容量的迅速扩展和接入速度的大幅提高来解决Internet的问题。 
光标记交换与光分组传输相结合，是网络发展向光层靠拢的一大趋势。由于电子器件的处理速度跟不上光承载信息的速率，因此会成为网络容量和吞吐率的瓶颈，此时必须用全光的方式才能满足网络速率增长，容量扩大的要求。在这个概念体系中，信息净荷(payload)在网络边缘加载上路由与管理信息，即光标记，形成信息的光封装打包。信息包在通过网络中间路由器时，只读取相关的光标记信息，对光标记信息进行处理，实现寻路功能和管理功能。原有的光标记信息将从净荷上擦除，然后重新写入新的光标记信息。净荷则透明地通过中间路由器，不涉及光电光变换。为了解决随机到来的信息包引起的阻塞问题，净荷有时需要进行波长变换。由于净荷的传输全程完全停留在光层，全透明地通过网络中间节点，，这样就大大减小了信息传递的延时，提高了路由器处理速度与容量。网络的路由信息和控制管理信息完全用光标记传递，光标记的速率相对较低，几个Gbit/s甚至几百Mbit/s就足以传递这些信息，所需要的电子器件的速率低，从而很大程度上节约了系统成本。因此光标记交换的分组传输网络在网络性能、服务质量以及网络成本都有很大的优势，是值得科研投入，促进生产力提高的发展方向。
2009年10月在研项目列表
序号项目名称项目来源承担任务 1新型正交调制方式的产生、传输与接收技术研究国家自然科学基金面上负责人2光纤通信网络新型慢光缓存器的机理、器件及应用研究国家自然科学基金重点项目子课题负责人3基于正交调制方式的新型光传输机制与技术国家863面上项目负责人4光分组传输的关键技术研究国家863面上项目子课题负责人5“100GE光以太网关键技术研究与系统传输试验平台研制”国家863计划目标导向项目课题负责人6超高速超大容量超长距离光传输基础研究973项目课题负责人7教育部新世纪优秀人才教育部负责人8上海市曙光学者上海市负责人9上海市浦江学者上海市负责人10上海市发展基金上海市负责人