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科研方向
SCIENTIFIC RESEARCH DIRECTION
智能光纤通信系统
华为于2021年发布“后香农时代，信息产业面向数学的十大挑战问题”，其中涉及光纤通信的挑战为“光通信非线性信道补偿问题”，具体分解为光纤信道的快速精准建模问题和非线性补偿问题。通过光纤信道快速精准建模实现低复杂度非线性精确补偿，有望逼近线性信道香农容量限，突破光纤信道的“容量危机”，支撑通信容量的持续增长需求。LIFE面向这一关键问题开展持续深入研究，引入AI技术，设计适用于光纤通信系统的AI架构和算法，旨在突破光纤非线性补偿这一关键挑战。……
光纤通信系统智能建模与仿真平台
光纤信道的建模和非线性补偿算法设计都依赖于光纤，通信系统仿真工具，学术界和工业界均广泛使用matlab作为仿真工具，除具有受控风险外，还有运行效率低，计算耗时长，难以与AI算法兼容等问题。为解决以上问题，LIFE基于开源Python语言开发完整光纤通信系统仿真工具，包括发端整形调制预均衡算法、收端解调均衡补偿算法、光纤信道建模、信号可视化分析等。由于Python语言具有天然的AI兼容性，收发端所有算法以及光纤信道建模均可基于AI实现。LIFE研究适用于光纤信道建模的AI架构和算法，实现多通道高速长距光纤信道的快速精准建模，在此基础上可实现收发端算法的全局优化。
LIFE开发完成的光纤通信系统智能建模与仿真平台具有独立自主、国际领先、融合开放的特点，在支撑自身研究的同时，计划所有代码开源，服务于整个光通信行业。基于此开放平台与业界共同开展光通信系统创新架构和算法研究，共同突破光纤非线性信道补偿这一核心挑战。
光纤通信系统非线性补偿与全局优化
在实现光纤信道快速精准建模的基础上，完成光纤传输智能仿真和实验平台的建设。智能光纤传输实验平台采用和仿真平台相同的算法库，仿真和实验平台实现数据对齐并交叉验证。所有实验设备可远程控制，在远程调用算法库即可进行光纤通信系统端到端非线性补偿与全局优化实验。AI算法库包括各类通用神经网络以及强化学习、互信息量估计网络（MINE）、光纤非线性估计网络(FINE)、端到端学习、训练策略等工具包，可在发端进行星座整形和预均衡，在收端进行非线性估计和补偿，并结合收发端和信道全局优化进行非线性性能优化，以达到最大程度降低光纤非线性影响，实现逼近线性信道香农容量限的目标。
高速直检光接入系统
光接入网靠近用户侧，成本受限，需要采用低带宽光电器件结合低成本直调直检技术实现高速高功率预算光接入，因此高性能光信道均衡技术尤为关键。LIFE过去十年来一直坚持高速直检光接入信道均衡这一技术路线，提出光时域均衡、光频域均衡、光电混合均衡、神经网络均衡等方法，实现单波接入速率从10Gb/s到100Gb/s的持续提升。通过在同一标准体系下，综合比较不同均衡算法的性能和复杂度，定位最适用于高速直检光接入系统的均衡算法。进一步采用强化学习自动优化均衡器结构，在确保性能前提下降低复杂度，最终在FPGA中实时部署，实现低功耗高性能高速直检光接入。
高速相干光接入系统
基于相干检测的点到多点（P2MP）光接入系统架构是近年来光接入网的重要研究方向，有望突破传统时分复用光接入网（TDM-PON）的上行信号高速突发检测难题。局端采用光传输领域的高速相干检测技术汇聚接收不同用户的上行信号，用户侧采用低成本相干检测技术选择接收自身信道。用户侧的波长锁定、低驱压相位调制、低成本偏振无关相干检测是该方案面临的主要挑战。
智能光纤激光系统
光纤激光器分为脉冲光纤激光器和连续光纤激光器，LIFE主要面向飞秒超快光纤激光器和超大功率连续光纤激光器场景开展相关研究，其中飞秒超快光纤激光器主要利用光纤非线性实现超短超稳脉冲的产生，超大功率连续光纤激光器主要抑制光纤非线性实现超大功率输出。LIFE率先将智能控制技术引入光纤激光领域，将智能算法嵌入硬件平台实现实时智能控制，实现上述两个主要目标。
飞秒尺度脉冲对应着原子分子、材料、生物蛋白、化学反应等丰富物质体系的众多超快过程，在科研领域有重大应用；另一方面，飞秒脉冲因其超短的持续时间、超高的峰值功率，在材料精细加工领域被广泛应用。超快光纤激光器需要通过综合优化超快种子源输出脉冲宽度、光谱形状、啁啾量以及超快放大器脉冲展宽/压缩量、泵浦功率等多个参数才能输出具有最窄脉宽、最大能量的飞秒脉冲。然而，传统的多参数优化过程主要基于手动调节实现，工作量大，效率低，稳定性和重复性差，而且难以保证获得的激光输出指标就是最优结果。
针对上述问题，LIFE在智能锁模（获2019年度全球光学重要进展和中国光学十大进展）的基础上，将智能控制技术拓展到超快脉冲产生、放大、传输全过程。采用AI对超快脉冲产生放大传输全过程进行快速精准建模，并对超快光纤激光器参数进行反向设计。提出光学+AI架构对飞秒脉冲进行全域智能识别，结合强化学习，对超快激光器从种子源到压缩器的多个参数进行全局智能调控，实现超快激光器的最优化输出，突破超快激光器单脉冲输出稳定性的重大挑战。
超大功率窄线宽连续光纤激光器在科学研究、定向能激光器、现代工业加工等领域具有重要的应用价值。窄线宽连续光种子源在功率放大过程中，受到以受激布里渊散射（SBS）效应为首的非线性效应影响，极大限制放大器输出功率。采用种子源光谱展宽的主控振荡功率放大（MOPA）结构可有效提升输出功率，但当前面临谱型控制度有限，且随机信号调制引发的自脉冲效应严重威胁系统安全等挑战。LIFE聚焦于种子源智能化光谱调控与激光器功率提升，通过光谱高精度测量和调制波形任意调控，实现带宽大范围可调谐、谱型可任意配置的种子源光谱智能化精确调控，研制结构紧凑的光谱智能控制模块，以探究MOPA结构激光放大系统的输出功率极限。
科研项目
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主持国家重点研发计划项目，超宽带超高速单模光纤通信关键技术与实验验证，项目号2023YFB2905400，起止时间2023.12-2016.11，金额3600万元。
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主持国家重大科研仪器研制项目，基于时频空域智能调控的大能量少周期飞秒光纤激光器，项目号62227821，起止时间2023.1-2027.12，金额774.6万元。
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主持中国博士后基金面上基金，飞秒脉冲全域单帧智能测量，项目号22Z020704850，起止时间2022.7-2024.7，金额8万。（蒲国庆）
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主持国家杰出青年科学基金，光通信智能信息处理，项目号62025503，起止时间2021.1-2025.12，金额400万。
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主持华为技术有限公司，光通信系统建模与均衡技术及新型光接入系统和算法研究，项目号YBN2019075059，起止时间2020.12-2021.12金额204.97万元。
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主持中国工程物理研究院，深度学习方法可行性验证及模块研制，项目号20200380YZL，起止时间2020.6-2021.6，金额24.5万元。
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主持华为技术有限公司，光波长注入的高速调制信道补偿算法，项目号YBN2020035172，起止时间2020.5-2021.5，金额59万元。
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主持科技部重点研发计划课题，高速光接入网网络层与物理层人工智能关键技术研究，项目号2019YFB1803803，起止时间2020.1-2022.12，金额537万元。
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参与科技部重点研发计划课题，多维并行复用光传输信道损伤补偿与串扰抑制，项目号2018YFB1800904，起止时间2019.7-2023.6，金额187万元。
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主持华为技术有限公司，iTOF混沌激光雷达信号处理技术，项目号YBN2019045006，起止时间2019.8-2020.8，金额84.1925万元。
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参与广东省重点研发计划，光子-无线融合的分布式5G系统关键技术，项目号2018B010114002，起止时间2019.1-2022.1，金额201万。
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主持2022年国家自然科学基金青年基金项目，基于光谱精细调控的高非线性阈值光纤激光器研究
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主持2022年国家自然科学基金青年基金项目，飞秒脉冲单帧全域测量与全域智能调控
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参与科技部重点研发计划课题“多维并行复用光传输信道损伤补偿与串扰抑制”
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主持企业横向课题”激光雷达系统研发“
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主持企业横向课题”光通信系统建模与均衡技术“
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主持企业横向课题"激光器快速线性调频与解调仿真设计"
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主持国家自然科学基金（NSFC）面上项目”高分辨率可编程光滤波器设计及应用研究”
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主持国家重点实验室开放课题"高精度可编程光滤波器设计及应用" 主持企业横向课题“100G-PON原型机开发”
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主持国家重点实验室开放课题“超低噪声高增益光放大器设计”
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主持国家自然科学基金（NSFC）优秀青年基金“光信息处理应用基础研究”
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主持企业横向课题“石墨烯光电子器件研发”
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主持国家自然科学基金（NSFC）青年基金“受激布里渊散射保密光通信研究”
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主持教育部优博基金“宽带OFDM接入理论与系统研究”
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主持上海市教委“晨光计划”项目“全光加密关键技术与理论研究”
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参与国家自然科学基金（NSFC）重点项目“OFDM-PON理论与关键技术研究”
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参与国家自然科学基金（NSFC）重大项目子课题“100Gb/s光子路由集成芯片的基础理论、芯片设计及制备”
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参与973计划课题“光波相位控制机理与毫米波稳相传输器件”
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参与863重大专项“光纤同轴混合接入系统演进技术研究”子课题