湖北青年科技创新奖得主王健：聚焦多维光通信前沿技术研究，让网民享受更大更顺畅的信息分享

极目新闻记者 李碗容

实习生 张伊婷 刘秋妤

通讯员 姜胜来 丘剑山

光，是信息时代的使者。走进华中科技大学、武汉光电国家研究中心副主任王健教授的实验室，各种光纤、器件、芯片连接着多个高精尖光电科研仪器，在这里光“看得见、摸得着”，十多年来，他带领团队聚焦多维光通信应用基础研究，探索光波的空间新维度，进一步提升光通信的容量，为光通信的可持续扩容提供新的途径。

团队的相关科研成果国际领先，入选国家“十三五”科技创新成就展和美国光学学会重要进展，两次获教育部自然科学奖一等奖，本人入选国家高层次人才计划。此次获评首届湖北青年科技创新奖，王健表示，这又是一次激励，他将带队继续开展原始创新，促进湖北光通信产业发展。

王健

物理学知识引入，探索光子空间新维度

“我们生活在一个大数据和人工智能飞速发展的时代。从ChatGPT到短视频，从移动多媒体到每个人的智能终端，数据量的激增对光通信的容量提出了前所未有的挑战。”王健说。

光通信虽然发展迅速，但由于光子传统维度已开发殆尽，现有光通信技术面临容量极限瓶颈，寻找新方法实现光通信的可持续扩容十分重要。在这方面，王健带队将轨道角动量这个新物理概念引入到光通信中，开展交叉学科科研。

王健

“在博士后研究的后期，我接触到了轨道角动量，给了我新的角度去思考这个问题。”王健说。围绕轨道角动量光通信，王健等人进行了一系列原始创新，开发了一整套轨道角动量产生、复用、传输、处理、接收等技术，实验实现了Tbit/s自由空间轨道角动量复用光通信系统，这一科研成果为光通信可持续扩容提供了全新途径。王健也收到美国南加州大学的橄榄枝，“在出国之前，我就坚定了学成后一定要回国的想法。”王健说。

2011年，王健回到华中科技大学武汉光电国家研究中心继续科研。2012年，关于这一技术的论文在国际顶级期刊《自然光子学》发表，王健为论文的第一和共同通讯作者。该论文发表后迅速引起了国内外同行的广泛关注，同时王健也作为共同通讯作者，应国际顶级期刊《科学》编辑邀请，发表了研究展望文章。

王健

目前发表在《自然光子学》论文已被引用4400余次，成为了轨道角动量光通信领域的开创性论文。国内外众多高校、科研机构和企业也都开展了轨道角动量光通信研究，掀起了该方向的研究热潮，国家973计划、国家重点研发计划、国家自然科学基金重大和重点项目等也纷纷立项。轨道角动量光通信也成为了王健身上的标签。

深耕多维光通信领域，实现超大容量光通信

回国后的10余年，王健坚持创新、勇于探索，继续开展了轨道角动量涡旋多维光通信研究，进一步提升了光通信的容量，实现了Pbit/s的超大容量光通信。

“这个容量有多大？一般家庭网络可能达到每秒几百兆，或者是1千兆甚至10千兆的网络，但1Pbit/s是一百万千兆。”王健介绍。这一超大容量光通信实现将会对老百姓带来哪些影响，王健展开介绍多维光通信的目标是可持续性地让光通信的容量越来越大，“这样我们每天才能够享受更大、更顺畅的信息的分享，比如你刷短视频会更加流畅。”王健说。

王健

与此同时，团队还攻关了光纤设计研制以及芯片的设计和研制中的一些关键问题。团队相关研究成果在国际顶级期刊发表了高水平论文。因为在光场调控、光子集成、轨道角动量及结构光通信等领域的创新工作和突出成果，王健2020年当选美国光学学会会士（OPTICAFellow），2020年获得教育部青年科学奖，当年全国仅8人获评；2021年获得国家杰出青年科学基金，2022年当选国际光学工程学会会士（SPIEFellow），2022年获得王大珩光学奖中青年科技人员奖，当年全国仅4人入选；2023年当选国际电气与电子工程师协会会士（IEEEFellow）。

团队研发成果还受到了企业广泛关注，目前已与华为、海信、中天、长飞、烽火、锐光等企业进行合作研发及成果转化应用，阶段性取得了显著经济和社会效益，助力湖北武汉信息光电子特别是高速光通信产业可持续发展。

王健

因钱学森等人爱上科学，将其当作一生的事业

科研道路上的收获对于王健来说是最好的激励，热爱则是原生的动力。“兴趣是最好的老师，你从骨子里面热爱科研，你就会从中收获快乐和源源不断的动力，并把它当作你一生的事业去奋斗。”王健说。

从小，受父亲教师职业的影响，爱因斯坦、钱学森等科学家的事迹都在王健内心中种下了科学的种子。1999年，王健考入华中科技大学（原华中理工大学）。在四年的本科学习后进入武汉光电国家研究中心攻读博士学位。

在武汉光电国家研究中心攻读博士期间，实验室条件非常有限，缺乏很多开展实验的仪器设备和光电子元器件，王健东挪西凑很多老师的仪器设备，在别人晚上和周末休息的时候加班加点开展实验，利用仅有的一块周期极化反转铌酸锂光波导，围绕非线性光信号处理不断创新，最后撰写了近300页的“基于铌酸锂光波导的高速全光信号处理技术研究”博士论文。

求学过程中，他得到黄德修教授、骆清铭教授、孙军强教授、刘德明教授、张新亮教授等人的指导。“前辈们踏实做事，不畏艰难敢于挑战，这些科研精神对我影响很大，使我受益终身。”王健说。

王健

王健对科研的热爱在他的团队中得以传承。团队定期举办学术交流和讨论会，他与学生们深入探讨科研问题和最新进展。“他常常工作到凌晨两三点，第二天又以饱满的热情投入到新的探索中，受他的影响，大家也都十分拼搏。”蔡丞坤博士说。未来，王健将带队继续在多维光通信领域继续深耕，希望更多科研成果能走出实验室，服务社会发展。

（来源：极目新闻）

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我国光通信技术取得突破性进展：实现Pbs级三超光传输

近日，从中国信息通信科技集团传来喜讯，我国光通信技术再次取得突破性进展。光纤通信技术和网络国家重点实验室、国家信息光电子创新中心、烽火通信和光迅科技经过联合研究攻关，在国内首次实现1.06Pbit/s超大容量波分复用及空分复用的光传输系统实验，传输容量是目前商用单模光纤传输系统最大容量的10倍，可以在1秒之内传输约130块1TB硬盘所存储的数据。该实验采用了国内在光传输系统技术、光器件和光芯片技术、光纤光缆技术上最领先的研究成果，标志着我国在“超大容量、超长距离、超高速率”光通信系统研究领域再次迈向了新的台阶。

该系统设备在C+L波段内产生了375个光载波，基于硅光相干收发芯片实现了25GHz通道内的178.18Gbit/s DFTs-PDM-16QAM信号光收发，在单模19芯光纤内完成了光传输验证，传输总容量达到1.06Pbit/s，净频谱效率达到了113bit/s/Hz。经第三方检测验证，此次实现的“1.06Pbit/s超大容量单模多芯光纤光传输系统”为国内首次，达到了国际先进水平。

同时，此次实验所使用的核心光芯片和光纤均为自主研制，具有完全自主知识产权。硅光相干收发芯片由国家信息光电子创新中心、光纤通信技术和网络国家重点实验室、光迅科技和烽火通信联合研制，在一个不到30mm2的硅芯片上集成了包括光发送、调制、接收等近60个有源和无源光元件，且能支持C+L波段同时工作，是目前国内集成度最高的商用光子集成芯片。这次通过工艺及技术突破，解决了单模十九芯光纤的通道间串扰难题，相邻纤芯的隔离度优于-40dB，把“车道”与“车道”之间的干扰和影响降到了最低。

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