代表性成果

面向国家战略性新兴产业发展规划，加快建设新一代信息网络的重要需求，实验室承担的科研项目与课题主要集中在“一纤两网”，覆盖了特种光纤理论与技术、特种光纤器件与光纤传感网络、光接入网与综合业务技术3个方向。围绕国家战略性新兴产业发展规划，聚焦超高速及特种功能光纤、宽带通信及数据业务、光纤物联网等新一代信息技术的战略需求。

1、新型掺杂特种光纤及性能研究

面向国家战略性新兴产业发展规划，加快建设新一代信息网络重大国家应用需求，实验室以新型特种光纤为核心支撑，打造了坚实的特种光纤理论及制备关键技术创新研究平台，从预制棒掺杂、光纤拉丝到特种光纤表征，实现了全方位理论创新及核心设备平台开发：

（1）面向超宽带光纤通信传输及器件的广泛需求，创新性地将纳米半导体引入到石英光纤中，建立了纳米掺杂光纤的量子化学密度泛函理论模型，揭示超宽带发光机理问题，在NSFC连续两项重点项目的大力支持下，提出并构建了全新的ALD与MCVD融合的光纤预制棒掺杂科研平台，研制出PbS掺杂、Bi/Er共掺有源光纤，带宽大于100 nm。ALD掺杂工艺被欧洲光学学会主席Seppo Honkanen评为“an ideal technique (一项理想的光纤沉积技术)”；国际著名光电子行业杂志Laser Focus World，2013年发布国际最新进展与发展趋势中，高度评价实验室研制的1450-1650 nm波段PbS量子点光纤放大器。基于上述成果，NSFC重点项目验收答辩评优。与国际著名的澳大利亚新南威尔士大学光纤研究中心等联合，成功获批教育部“国际合作联合实验室”。

（2）面向国家高功率激光及高温恶劣环境传感重大需求，研制出晶体芯光纤激光拉丝仪器，解决了CO2激光与晶体芯预制棒相互作用物理模型及工艺控制关键难题，实现了半导体、有源晶体及蓝宝石预制棒的功能光纤拉丝，为国防科大、西北核技术研究所高功率光纤激光器研发提供支撑；与中航工业研究所共同申报国家重大仪器，为航空发动机测试用耐高温光纤传感器研发提供传感光纤支撑。

（3）面向特种结构功能光纤研制需求，基于数字全息技术的特种光纤折射率分布测试仪，性能指标达到国际同类产品水平，已在澳大利亚和国内相关高校与科研院所得到广泛应用，并为中天科技（光纤制作能力世界前十）、中科院光机所等单位提供测试服务。

2、特种光纤传感器及电力系统应用

面向国家能源安全的全局性、战略性问题，针对电力安全稳定运行的核心需求，实验室发挥光纤传感本质安全、远程、无源、在线监测优势，确立从开发特种光纤及器件的源头出发，打通从实验室“先进光纤传感”到实用化“智能电网”最后一公里的发展规划，与国网上海市电力公司、航天机电太阳能科技有限公司开展深入技术研发合作，承担了国家基金及上海市科技创新重点产学研项目多项，深入剖析智能电网需求，全面布局电流、电压、局放、温度、入侵扰动等监测参量，重点突破了如下四方面关键科学技术难题：

（1）针对高压大电流监测难题，解决了旋转拉丝关键技术，研制了“保圆”特种光纤，以此开发了高稳定全光纤大电流传感器，在国网上海市电力公司惠南变电站挂网示范应用，稳定性优于±0.2%。

（2）针对输变电设备故障早期诊断的迫切需求，解决了光纤声发射传感器增敏的难题，开发了高压电缆接头、GIS等设备局放的远程在线监测系统，已在上海世博隧道220 kV等级高压电缆示范应用，覆盖7公里长线路。

（3）针对大型光伏电站箱变温度在线监测需求，开发了具有本质安全封装结构的光纤温度传感器及系统，在航天机电甘肃张掖神舟37 MW大型光伏电站示范应用。

（4）国家正在大力推行城市“电缆入地”，针对地下电缆安全在线监测需求，开发了基于相位报警的高灵敏度分布式光纤OTDR入侵监测系统，解决了阻碍相位OTDR实用化的干涉衰落误报难题，目前正与国网上海市电力公司开展应用推广工作。

基于上述研究，已授权国家发明专利10余项，获国网上海市电力公司科学技术进步二等奖。

3、100G光接入与无线接入系统及产业应用

直接面向广大用户的接入网是“宽带中国”战略的重要基础设施，以高清视频业务为代表的高带宽业务已成为接入网的主要业务。为了应对接入带宽持续增长的需求以及信息传输的安全保障，实验室以面向100G的光接入技术及其承载的数字视频高效安全传输作为重要研究方向：

（1）在新型接入技术研究方面，作为牵头单位与清华、上海交大、电子科大等合作承担了国家自然基金重点及国际合作重点项目，提出满足100Gb/s接入速率的新型调制技术及多维度智能带宽分配机制，与中兴通讯联合发布了业界首台对称100G-EPON样机，以满足高速接入的需求及5G无线前传等应用，提交了IEEE802.3ca 100G-EPON光接入标准提案。与上海美维科技、中兴通讯及中航光电合作，成功开发出板长410mm、速率达25Gb/s的光互连通信系统及具有实际业务能力的高端数据分析仪。与中兴通讯合作开发了基于光纤传感的通信光缆智能检测系统。以上成果建立了从设备级到板卡级的无缝高速光传输及检测体系。利用本实验室自主研发的宽带放大特种光纤，与卡斯柯公司合作在轨道交通CBTC上解决了光纤无线融合接入关键技术，已应用于武汉地铁6号线等10多条新建地铁线路。

（2）在接入网承载的数字视频业务及安全传输方面，推出AVS标清及高清编转码器并获得广电总局入网认证，实现15万用户以上大规模稳定商业运营，已在十几个省市开播AVS节目，相关产品已出口日本、老挝等国。同时，为保障宽带信息传输安全，探索了加密域信号处理方法，解决了密文图像压缩及密文域信息隐藏关键科学问题，有力支撑了开放网络环境下宽带接入的广泛安全应用。

相关成果共发表SCI论文50余篇，授权发明专利30余项，获得国家科学技术进步二等奖1项，上海市自然科学二等奖1项、上海市技术发明二等奖1项、上海市科技进步三等奖1项，国家杰青张新鹏教授连续三年（2014-2016年）入选中国高被引学者（Most Cited Chinese Researchers）榜单。