华中科技大学疯狂建设 光电国家实验室.docx

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华中科技大学疯狂建设光电国家实验室

华中科技大学疯狂建设光电国家实验室

光通信与智能网络研究部

光通信与智能网络研究部是在现有通信与信息系统、电磁场与微波技术，信号与信息处理学科基础上，根据武汉光电国家实验室发展规划，通过调整和凝炼而成。

研究方向

●光电融合的多媒体信息处理与应用

Optical-electronicMergingMultimediaInformationProcessingandApplications

●宽带通信系统与网络

BroadbandCommunicationsystemandNetwork

发展目标

本研究部在武汉光电国家实验室的总体框架下，从事通信与网络基础性、前瞻性、战略性研究，承担该领域国家重大研究课题，面向国民经济发展的重大需求，强调光电融合，突出多学科特色。

通过几年奋斗，在研究队伍、科研平台、学术水平等方面跻身国际先进行列，为国民经济在通信与网络领域的发展不断提供创新技术成果，建成国际知名高水平的研究基地。

人才队伍

筹备组组长朱光喜教授

研究部现有研究人员20余人，教授4人、副教授4人。

另有兼职研究人员10余人，其中包括来自海外的兼职教授多名。

宽带通信系统与网络

BroadBandCommunicationSystemandNetwork

光通信与智能网络研究部是在现有通信与信息系统、电磁场与微波技术，信号与信息处理学科基础上，根据武汉光电国家实验室发展规划，通过调整和凝炼而成。

主要研究方向

1>宽带、高效、自适应的无线移动通信系统与跨层通信理论研究

2>一代无线移动通信示范网建设和研究

3>无线通信系统中的新型射频/微波器件与电路理论和技术

4>传感器网络

研究特色

实现基于MIMO-OFDM的无线通信系统空中接口自适应，使无线资源得到充分利用，满足未来移动通信高速率、高效率要求。

建立较为完善的公共试验、互联互通与测试评估环境，以及科研开发、标准化研究、产业化发展协同机制。

针对无线通信系统中的天线、射频与微波电路和子系统进行研究，并将新理论、新方法、新概念引入其中。

发展光电子学与基本粒子、环境、医学、航天的结合研究，用于新一代移动通信方面进行超前探索。

研究团队

研究成员包括朱光喜教授、周宗仪教授、马洪教授等

光电融合的多媒体信息处理与应用

Optical-electronicMergingMultimediaInformationProcessing

andApplications

光通信与智能网络研究部是在现有通信与信息系统、电磁场与微波技术，信号与信息处理学科基础上，根据武汉光电国家实验室发展规划，通过调整和凝炼而成。

主要研究方向

1>参与中国数字音视频标准AVS工作，提出自主知识产权的编码方案

2>ROF（Radio-over-Fiber）在多媒体通信中的应用

3>基于无线、光通信融合环境的联合信源信道编码和复杂度失真理论

4>基于无线的网络协议研究与性能分析理论

5>现代数字媒体内容处理、数字内容版权保护和管理

研究特色

在无线移动多媒体通信环境下，研究多媒体数据和保护数据之间传输带宽对多媒体通信质量的影响，提出信源和信道的联合编码的方案，实现信源和信道的联合编码。

降低无线信道多媒体通信系统的实现复杂度，优化信源编码和信道编码速率分配，实现多媒体信息率失真优化。

探讨新环境下的信道通信模型，提出新的适应于融合网络特征的视频编码、复用和解码技术，建立起针对多模式融合网络的多态联合复杂度失真理论的完整的信息理论系统。

在中国数字音视频标准（AVS）工作中，提出了数十项提案，申请专利10余项，获得AVS专利池管委会理事席位。

研究团队

研究成员包括朱光喜教授、刘文予教授、喻莉副教授等

在研项目介绍

[1]

自然基金重大项目子课题：

“基于MIMO-OFDM系统的空中接口自适应技术研究”

课题编号：

60496315

课题负责人：

朱光喜教授

研究内容与创新点

对基于MIMO-OFDM技术的移动通信系统空中接口自适应技术进行深入研究，主要研究内容包括：

在容量或性能最优等准则条件下进行传输方式、无线资源分配、物理帧和信道结构设计、自适应调制编码与HARQ的结合以及QoS控制等方面的最优选择等。

最终实现在多用户、多业务的传输环境下的传输方式、码率、调制方式、信道编码方式、功率分配和子载波分配、ARQ方式、QoS控制以及带宽分配等一系列参数与策略的自适应调整，以充分挖掘多天线、多载波系统的潜力，满足未来移动通信系统的高速率、高性能等要求，并获取原创性知识产权，为推动我国未来移动通信系统的发展提供理论依据及知识储备。

[2]

863课题：

“TDD系统高层协议、自适应链路和编译码设计与实现”

课题编号：

2003AA12331005

课题负责人：

周宗仪教授、朱光喜教授

研究内容与创新点

随着移动通信用户数量的急剧增加和宽带多媒体业务的迅速兴起，人们对移动通信系统的速率和性能提出了越来越高的要求。

为适应未来发展的需要，Beyond3G移动通信系统必须能够：

●支持全IP高速分组数据传输，数据速率为数十兆bps甚至数百兆bps

●支持高的终端移动性，移动速度高达每小时几百公里

●支持高的传输质量，数据业务的误码率低于10-6

●提供高的频谱利用率，每赫兹数比特以上

●提供高的功率效率，发射功率降低10dB以上

●有效地支持在用户数据速率、用户容量、服务质量和移动速度等方面大动态范围的变化

为满足这些技术需求，Beyond3G移动通信系统在网络结构、空中接口、传输体制、编码与调制、检测与估计等各个方面必将具有全新的面貌。

[3]

国家自然科学基金：

“无线移动环境下复杂度可分级联合功率率失真模型”

课题编号：

60572063

课题负责人：

刘文予教授

研究内容与创新点

本项目综合考虑无线视频通信系统中的信源编解码、信道编解码、调制解调以及差错控制对码率、失真和功率的影响，将率失真理论和功率约束应用于无线移动环境，建立无线移动环境下复杂度可分级的联合功率率失真模型，并以此作为无线移动环境下视频通信系统设计和性能优化的理论指导。

在此模型的基础上，基于联合功率率失真模型和动态关联矩阵集，给出功率约束条件下，自适应联合算法复杂度控制与编码方式优化方法，从而保证在终端功率受限的约束情况下，使视频数据经无线移动环境传输后的失真最小的目的，并且终端处理器的复杂度可分级，以满足不同特点的应用及特定的环境。

本项目的研究对以多媒体数据业务为主体的第三代、第四代移动通信具有很强的研究意义，为信源信道联合编码提供一个强有力的方法与工具。

[4]

国家自然科学基金：

“基于共变正交和联合优化的多媒体网络性能预测模型”

课题编号：

60502023

课题负责人：

喻莉副教授

研究内容与创新点

通过建立多媒体业务流预测模型、性能矩阵，实现自适应多媒体网络性能预测模型。

利用多媒体网络业务流的自相似特性，建立基于alpha平稳过程的多媒体网络业务流预测模型；结合非线性和线性分析方法，构造自适应的多媒体网络性能预测模型。

项目的创新在于提出以共变概念代替协方差概念描述数据的偏差，用共变正交方法突破网络业务流自相似特性带来的数据协方差无穷化问题，解决预测模型中的多参数优化和快速收敛的问题。

本项目的成果可以有效地、快速地描述多媒体网络行为，为提高网络多媒体业务的性能提供科学的指导和建议，为建立网络性能分析评价体系提供依据。

光电信息存储研究部

武汉光电国家实验室光电信息存储研究部以数字存储技术为主要研究方向。

本研究部是在华中科技大学信息存储系统教育部重点实验室的基础上，联合相关院系的信息存储研究力量而组建的。

华中科技大学从１９７４年开始研究数字存储技术，在磁记录、光记录、磁盘阵列、网络存储等方面承担了国家在各个时期的重大研究项目，包括９７３重大基础研究项目，８６３高技术产业化项目，国家重点攻关和国家自然科学基金重点项目等，获得过多项国际和国家级发明奖和科技进步奖，并为我国和世界信息存储界培养了大批人才，是我国信息存储技术研究和人才培养的重要基地。

该研究部所在的计算机系统结构学科是国家重点学科。

光电信息存储研究部开展信息存储领域基础性和应用基础性研究，作，力图为信息存储技术的发展做出有价值的贡献，在国际学术舞台占有一席之地，并为我国信息存储工业提供具有知识产权的核心关键技术。

本研究部以数字信息存储原理和系统为主要研究方向，一方面研究如何采用新的物理原理和现象，找到提高数据存储密度、速度和可靠性的新方法和新技术；另一方面是研究系统级的技术，用存储设备作为基本单元，构建满足大规模网络存储要求的海量存储系统。

前者在物理层面上进行研究，后者在系统层面上进行研究。

两者都有各自重大的科学和技术问题。

研究方向

方向1新型光电存储原理与技术

研究全息光存储、蓝光光存储、近场光存储、光磁混合存储、超高密度磁记录、磁性随机存储器（ＭＲＡＭ）等新型超高密度存储原理和技术以及未来的量子存储技术；

方向2　并行存储与网络存储系统

研究用于下一代互联网的超大规模（PB级）并行存储系统，研究磁盘阵列、附网存储和存储区域网技术，研究对象存储技术、对等存储技术、集群与网格存储技术；

方向3　高可用、高安全的存储技术

研究数据备份、灾难恢复技术，研究高可用存储系统以及保证数据安全的手段与方法，研究数据恢复与救援的方法和技术；

方向4　智能存储系统

研究进化存储系统，智能存储管理，数据生命周期管理等技术；

方向5　存储应用技术

流媒体存储技术，移动存储技术，光盘标准研究，海量信息存储与检索，数字高清电视及其高清光盘播放机，光盘库，数字图书馆等。

速超高密度存储技术的理论与试验研究

成果简介

研究以磁盘存储器为代表的快速大容量存储技术，在超高密度磁道位与弱信号提取和数据的并行与并发存取方面取得独创性成果：

率先提出了“图形伺服定位法”，即以盘面上的精细图形取代动态写入伺服信号的机理来提高磁道密度。

在理论上解决了诸如图形与编码变换，边沿磁效应，不连续表面浮动机理，伺服解调等问题。

提出了势阱触发（PWT）提取弱信号和从噪声中分离有用信号的随机共振机理。

提出并解决了有关底层I/O的并行性，快速译码算法，基于随机Petri网模型的性能分析等理论与实际课题。

该项成果于1999年获国家自然科学奖四等奖。

研究团队

主要人员包括：

冯丹教授等。

系统集成和异构通道接口协议变换的网络磁盘阵列

成果简介

在理论和关键技术研究的基础上创建了三种磁盘阵列：

（1）集成式磁盘阵列一种按速度均衡的系统集成方法、用通用计算机部件和高速通道组成硬件系统、在自主研制的系统软件控制下实现并行存取的新型磁盘阵列。

（2）接口协议变换磁盘阵列一种主机为SCSI接口、驱动器为EIDE接口、经协议变换的磁盘阵列，性能价格比高。

（3）网络磁盘阵列一种命令与数据分流的网络磁盘阵列。

具有与服务器相联的命令通道和接入网络的数据通道，可实现容量与速度同步扩展。

该项成果获2001年国家技术发明二等奖。

研究团队

主要人员包括：

冯丹教授、王芳副教授、周可副教授等。

近期研究项目介绍

国家重点基础研究计划（973）项目

下一代互联网信息存储组织模式与核心技术研究

基金项目

直接联网的海量存储系统组成原理与核心技术研究

基于VI的高速网络存储系统结构研究

I/O请求处理的流水作业机制研究

信息存储的智能控制与连接方式研究

海量信息存储及相关处理技术研究

开发项目

面向下一代互联网的智能网络存储系统

FC磁盘阵列技术

高性能磁盘阵列研究

提高计算机存储系统速度的新技术

企业合作项目

电视台视频播放系统研究

磁盘阵列控制器开发

IP电话网关平台技术研究

车载CANbus数据采集及远程通信

国家重点基础研究发展计划（973计划）项目

下一代互联网信息存储的组织模式和核心技术研究

研究内容

针对下一代互联网对网络信息存储的高效性、可扩展性、安全性和高服务质量等的量和质的需求，及现有网络存储形式弊端，本项目围绕两个关键科学问题，即“下一代互联网信息存储组织模式”和“PB级存储系统构建理论与方法”，从五个方面展开研究：

网络数据存取复杂性；

网络存储要求的高效性；

存储空间的可扩展性；

数据访问和存储的安全性；

网络存储服务的高质量。

提出一种新的存储模式，“多层次、可扩展的存储对象”模式，赋予存储对象智能性和主动服务的特性，从存储系统内部更好地支持用户访问，并基于存储对象组建PB级存储系统。

近场光存储

成果简介

近场光存储利用近场光学原理，突破衍射极限，获得极高的记录密度。

以前的研究者采用光纤探针和固体浸没物镜来实现近场光存储，但是由于光功率损耗大和光头运动质量大的原因，无法实用化。

本课题提出采用高折射率波导来实现近场光存储，根据理论计算和实验验证，该方案具有光功率损耗低、质量小的优点，具有很好的实用化前景。

这种技术已获得中国国家专利。

国家“863”计划课题

微硬盘高密度伺服刻录技术研究

研究内容

研究新型伺服系统的数学模型与实现技术，建立验证性试验系统。

研究伺服通道技术，包括：

伺服信号的高速深度采样、实时分析处理、位置误差的高速算法及实现技术。

研究新型自伺服刻写平台的实现技术，包括：

数字伺服寻道控制系统、轨道跟踪系统的实现技术。

技术指标

在100KTPI的磁道密度条件下，与未校正技术比较，伺服道偏摆幅度降低10倍。

伺服采样深度满足整圈伺服信号的采样要求。

满足6GB以上1英寸微硬盘自伺服刻写需要。

进化存储系统

A系统物理结构进化：

各个元部件可以动态更新，并且实现整体物理性能随元部件性能的提高而进化；

B.系统逻辑结构进化：

在实现了系统耗散结构的基础上，通过多种不同系统组织结构方案的竞争和系统内部的自动调节实现整体逻辑结构的进化；

C.数据分布进化：

在保证所有数据的可用性、用户访问的透明性基础上，实现数据的全局分布向系统整体性能最优化的方向进化。

混合记录

光磁混合记录结合磁记录技术和近场记录原理，采用近场光斑加热小的记录区域来降低矫顽力，克服超顺磁极限，提高记录密度。

本课题提出一种新的正交双梯度混合记录方案，在该方案中，道密度由椭圆形近场光斑的短轴长决定，位密度由磁翻转尺度决定。

该方案可支持高达500kTPI的超高道密度，从而使硬盘达到500Gb/in2的记录面密度。

光电材料与微纳制造研究部

本研究部围绕实验室“建立大型科学研究平台，着力基础研究原始创新，促进光电子信息产业发展，争创国际一流知名实验室”的战略发展目标，突出“基础性、前瞻性、战略性”的特点，近年来承担了国家973项目、国家自然科学基金项目、国家863MEMS重大专项、军口863研究及总装备部项目等一批重大基础研究项目，在新型材料、微纳器件及MEMS测量与封装方面形成了自己的特色，在国内外权威期刊发表了一批有影响力的论文，在国内享有较高的学术声誉。

研究方向

●新型光电材料与电子封装材料

●微纳制造、封装和测试

●微纳器件

●微系统集成与应用

发展目标

△发展新型光电材料与电子封装材料；

△建立MEMS设计、制造、封装及测试平台；

△建立MEMS优化设计、微结构分析、微加工工艺、质量评价及微系统集成研究平台；

△开展微光学高速扫描器、光信息集成芯片、三维光学集成模块、微光学组装及红外探测等研究工作，实现微光机电集成技术在光信息探测、光学信息处理、光通信和光显示等领域的应用

△初步建立国内先进的微流体分析控制系统研发基地；

△建立纳米光子学研究基地。

主要研究项目及研究成果

◆在国内外权威期刊上发表论文100余篇（SCI收录30余篇）

◆承担国家973项目1项、863项目（包括军口）7项

◆国家自然科学基金8项，专利24项

◆其它科研项目9项

人才队伍

易新建教授、吴懿平教授、吴健康教授、史铁林教授、王煜教授、赵英俊教授、李万平教授、陈四海副教授、汤自荣副教授、刘世元副教授、吴丰顺副教授、廖广兰博士、安兵博士、陈波博士。

MEMS静动态测试与性能评价研究方向

主要研究方向

微纳米表面形貌及完整性综合检测与评价方法

MEMS微器件动力学特性检测与评价技术

微纳米检测和建模理论与技术

MEMS三维静动态特性测试分析设备

研究特色

●研究相移干涉、显微视觉、频闪观测、计算机同步控制及环境加载等MEMS测试关键技术。

●研制具有自主知识产权的MEMS三维静动态测试设备。

●实现MEMS全三维静动态测试与性能评价。

●测试并研究不同环境下典型MEMS器件的微几何量、微运动量和动态参数。

●研究MEMS结构动力学建模理论并通过试验验证其有效性。

研究团队

研究成员包括教授1人，副教授1人，讲师1人。

主要人员包括：

史铁林教授、刘世元副教授、来五星讲师。

主要成果

获得2项国家863课题：

“MEMS动态特性频闪干涉视觉三维测量技术及系统”（2002AA404100）和“频闪干涉视觉三维测量方法与设备”（2004AA404043）。

研制的MEMS三维静动态测试设备获湖北省计量院的校准证书，在清华大学等多家单位对硅微陀螺仪、微镜、微梁、硅微压力传感器和微谐振列等典型MEMS器件进行测试分析，取得满意测试效果。

一台测试设备已安装在中国科学院上海微系统与信息技术研究所并在其MEMS工艺平台现场获得使用。

培养博士生3名，硕士生6名。

获专利4项，发表论文20余篇。

应用前景

课题成果将解决MEMS从设计到封装全过程的测试问题，非常有利于对MEMS器件制造过程中的监控，对MEMS器件的设计、可靠性和使用提供最直接的反馈数据，有助于提升对MEMS优化设计及加工平台能力的评价。

微加工工艺研究

主要研究方向

激光微加工技术研究

▲对金属材料、陶瓷材料和有机材料的激光微加工特性进行研究，着重研究微加工过程中的质量控制。

通过对激光加工参数的选择，实现一些典型微结构的加工；

▲研究激光－化学复合微加工技术。

采用不同波长、功率密度的激光在化学介质中对材料进行微细加工，研究激光、化学复合加工的机理，研究激光参数与其它参数对加工质量、加工速度的影响。

研究团队

研究成员包括教授1人，副教授1人，讲师1人。

主要人员包括：

史铁林教授、熊良才副教授、廖广兰讲师。

圆片低温键合工艺研究

▲研究采用玻璃类物质做中介物的Si-Si低温键合技术。

通过调整玻璃组分和含量，使其CTE与硅非常接近，避免因为CTE失配引起热应力，键合时施加一定电压，在较低温度下实现Si-Si键合。

▲研究Si－Si直接键合技术。

采用化学试剂对圆片进行表面活化处理，使圆片键合表面具有亲水或疏水特性，通过亲水或疏水分子的桥接作用，实现圆片的低温键合。

研究项目

▲973课题“电子制造中的混合约束数字建模与产品缺陷诊断机理”，编号：

2003CB716207

▲国家自然科学基金“MEMS封装失效的诊断与预测方法研究”，编号：

50405033

▲863课题“准分子激光电化学微制造生产线关键技术”，编号：

2002AA421190

▲国家自然科学基金项目“金属微结构激光冲击处理技术”，编号：

50575078

光学薄膜

主要研究方向

以光学与光电薄膜的新技术、新材料为研究方向。

主要研究领域：

强激光中的光学薄膜技术；光通信中的光学薄膜新技术，密集波粉复用窄带光学滤光片技术；基于光学薄膜原理的光学MEMS技术和可调谐光学薄膜阵列器件与技术。

研究特色

其特色体现在强激光薄膜，极端环境使用薄膜，即以追求高光学性能、高激光损伤阈值的强激光薄膜、极端环境使用为主要努力方向。

在光学薄膜的应用波长上，跨越了整个光波段，从软x射线到近红外波段。

同时也积极拓展其研究领域，例如气敏薄膜的研究上。

在CO2激光装置薄膜、软x射线及远紫外、紫外多层膜、滤光片、色片、其它红外薄膜、He-Ne薄膜等一系列光学薄膜的研究工作，同时近年大力发展光通讯用光学薄膜、气敏薄膜的研发工作，同时强调薄膜损伤、低色散薄膜等薄膜相关的应用基础研究工作。

主要成果

（1）波分复用系统系列薄膜滤光片设计与制备技术研究

（2）10.6um波段强激光薄膜制备技术研究及相关元器件制造

团队曾承担多项国家自然科学基金、863、973，国家攻关项目；成果曾获国家发明奖、国家教育部科技进步等奖；为全国各地提供各种各样的光学薄膜元器件。

研究成员包括教授2人，副教授5人

主要人员包括：

易新建教授、史铁林教授、李晓平副教授等。

光学MEMS

光学MEMS（OpticalMEMS）是含微光学、微电子学、微机械学三大领域的交叉学科，用微米/纳米技术和MOEMS技术制造微/纳器件和系统。

MOEMS技术具有广阔的军事和民用前景。

研究特色

主要从事微电子学和微光学集成技术、亚波长结构、微扫描技术、半导体激光器阵列的微透镜阵列准直技术。

相变型光开关、智能光开关、非致冷红外焦平面技术、多光谱及超光谱中MEMS分光技术方面的研究。

研究成员包括院士1人（客坐），教授1人，副教授3人，博士后2人

主要人员包括：

王兴治院士、易新建教授、陈四海博士、赖建军博士、马宏博士、何苗博士等

微纳材料与器件

研究具有相变特性的微米/纳米氧化钒（VOx）薄膜材料与相关器件，半导体光电器件（LD，LED，SLED，SOA）的MOCVD材料生长与器件封装。

研究反应离子束溅射、磁控溅射等方法制备氧化钒薄膜。

这种材料在非致冷微测辐射热计、新型光存储器件、新型MOS晶体管开关电路、相变型红外微光开关和抗强激光辐射自动保护等领域都具有良好的应用前景。

主要从事半导体激光器（LD），半导体光放大器（SOA），半导体发光二极管（LED）外延材料、芯片和器件封装以及与之相关的新技术的研发。

广泛应用于光通信、光存储、光传感、工业激光和激光医疗等领域。

尤其在国防军用光电子技术领域，LD、SLED是光纤陀螺仪（用于航天、导弹制导、飞行器与舰艇导航、坦克与火炮定位等）、军用激光系统（如激光测距机、激光引信等）、军用光纤传感系统（如光纤水听器）的核心光源部件。

研究成员包括院士1人（客坐），教授1人，副教授3人，博士后1人

主要人员包括：

王兴治院士、易新建教授、陈四海博士、赖建军博士、马宏博士、何苗博士等。

微流体分析系统

微流体分析系统（实验室芯片）的应用基础研究和相关的高新技术产品研制MicroPIV（微型粒子图像测速仪）是目前微系统流动测量的最先进仪器之一。

它利用脉冲激光照射微结构流体中的粒子诱发荧光成像，通过图像处理，可以得到微结构流动的全流场速度矢量和对流扩散特征。

它是目前研制开发微流体分析系统的重要手段之一。

多功能一体化微流体泵（主要完成人：

吴健康）

集流体驱动、混合、化学反应多功能为一体，让生物溶液和化学试剂溶液在流经微泵泵腔的同时，完成混合和化学反应，即一泵多用，省去单独的混合反应腔结构，使得微分析系统结构大为简化，降低成本。