近日，在美国北卡罗莱纳州夏洛特举办的国际激光与光电子会议（CLEO 2026）上，上海交通大学集成电路学院（信息与电子工程学院）光子传输与通信全国重点实验室陈建平教授、周林杰教授团队与胡卫生教授团队的研究论文“Nanosecond Beam Steering with 110°×90° FOV Enabling Seamless Fiber-FSO Access via TFLN Laser and Dispersive OPA”被录用为PDP论文（Post-deadline paper），并作现场口头报告。

研究背景

下一代接入网络要求峰值数据速率超过100 Gbps且延迟达到亚毫秒级，这使得自由空间光通信（FSO）成为一种高带宽、免授权且可替代射频技术的新选择。同时，光纤与FSO的无缝集成能够有效扩大接入网络覆盖范围并最大程度地降低延迟。然而，传统的光束偏转方案受限于复杂的电子电路和材料极限，其重构速度很难突破兆赫兹级别。在动态多用户接入网络中，这种光束偏转延迟会导致显著的排队时延，限制了吞吐量性能。

为了解决这一难题，团队提出了一种光纤-空间光通信（Fiber-FSO）接入网络方案。该方案通过集成快速可调谐的薄膜铌酸锂（TFLN）外腔激光器与纯无源二维色散光学相控阵（OPA），实现了突破性的纳秒级波束切换，从而为光纤接入和无线光接入系统的高效融合奠定了关键的可行性基础。

（a）光纤-空间光通信接入网络方案；（b）排队时延随吞吐量变化；（c）波束切换速度和视场角指标对比

创新成果

该工作在架构上，将所有有源光束控制任务转移至激光光源端，彻底摆脱了复杂OPA电驱动电路带来的调制限制。与受限于复杂电驱动的传统有源系统不同，该工作在发射端采用了纯无源的二维色散OPA，在偏转芯片端实现了真正的零功耗运行。为了突破传统色散OPA中“单波长对应单光斑”的物理限制，系统进一步引入了多维复用技术，巧妙融合了倾斜光栅子阵列、双向入射以及偏振复用三种机制。其中，倾斜光栅架构通过将微扰矢量偏离入射轴，克服了直光栅在极端偏转角下的主瓣能量骤降问题；结合四组不同倾角的子阵列预偏转、双向入射带来的扫描范围翻倍，以及TE/TM双模式的独立扫描轨迹，该架构在单次波长扫描中即可生成16个独立的可分辨光斑区域。这不仅实现了16倍的光谱资源利用率提升，更在1456至1640纳米波段拼接实现了高达110°×90°的超大二维视场角，且凭借0.91的高填充因子维持了68%的主瓣能量比与超8 dB的旁瓣抑制比。得益于这种零功耗高效率OPA与超快激光源的结合，该方案实现了3纳秒级超快光束切换延迟，比现有最先进的光束偏转技术提升了约三个数量级。

同时，实验成功验证了该集成架构在10公里光纤及室内FSO信道下（具备35-dB功率预算），能够稳定支持200-Gb/s的多用户高速接入。其纳秒级的超快切换特性消除了光纤到房间（FTTR）多设备接入中的保护时间开销，极大降低了网络排队延迟，为下一代动态接入网络奠定了硬件基础。

快速可调谐的薄膜铌酸锂外腔激光器芯片、无源二维色散光学相控阵芯片，以及200G光纤-空间光接入系统实验性能

论文信息

从左到右依次为原旗旗、胡一民、李昕航

该论文共同第一作者为上海交通大学集成电路学院（信息与电子工程学院）光子传输与通信全国重点实验室原旗旗博士生、胡一民博士生和李昕航博士生，共同作者有许维翰博士后、胡卫生教授、陈建平教授和周林杰教授，论文的通讯作者为朱逸萧副教授与郭宇耀助理研究员。该项工作是光子传输与通信全国重点实验室的陈建平教授、周林杰教授团队和胡卫生教授团队密切合作共同完成的重要成果。

朱逸萧（左）、郭宇耀（右）

未来光网络团队面向AI智算新需求，致力于探索光通信在传输与接入、前传与互连、交换与网络方面的关键科学问题，通过网络架构、系统设计、信号处理、机器学习、实验平台等手段，取得一系列创新成果，应对超高带宽、超低延时、超强功能、安全可信的通信需求。

光子集成与通信研究团队面向国际前沿和国家重大需求，依托光子传输与通信全国重点实验室等平台基地，开展光电子集成与光通信基础和应用研究，为光互连、光传输、光交换、光计算、光感知和光信号处理以及国家时频体系、导航与定位、5G/6G无线通信、前沿基础研究、分布式协同、时空智能等领域培养创新型人才，提供原创性技术。

会议信息

CLEO会议是光通信领域和集成光电子学领域最具影响力的顶级国际性会议之一。会议共录用论文1400余篇，其中PDP论文32篇。PDP论文旨在发表领域内具有突破性技术进展的最新成果，本届会议共有4篇来自国内单位。