近日，上海理工大學一項重要科研成果成功入選“2025中國光學十大社會影響力事件”和“2025中國光學十大進展”。該成果2025年2月發(fā)表在國際權威期刊 《Nature Photonics》上，研究圍繞多模光纖環(huán)境下的高質量圖像與信息傳輸這一關鍵問題，在智能光學與光子信息處理領域實現(xiàn)了重要突破，受到學界和產(chǎn)業(yè)界的廣泛關注。
這項工作由上海理工大學智能科技學院顧敏院士、張啟明教授和蔚浩義副研究員團隊完成。團隊創(chuàng)新性地在多模光纖末端引入微型化智能光學結構，使光在傳播過程中就能“自動適應”復雜通道，從而實現(xiàn)更加清晰、穩(wěn)定的信息與圖像傳輸。與傳統(tǒng)依賴大量電子計算不同，該技術更多利用光自身完成信息處理，具有速度快、能耗低、實時性強等優(yōu)勢。通過創(chuàng)新性將微型光學衍射神經(jīng)網(wǎng)絡與多模光纖集成，采用3D雙光子納米光刻技術，在直徑不足0.1毫米的多模光纖端面精準制造出多層微型光學衍射神經(jīng)網(wǎng)絡。該光子計算芯片大小是現(xiàn)有光學芯片的100萬分之一，光學神經(jīng)元密度為106個神經(jīng)元/立方厘米，甚至可以達到109個神經(jīng)元/立方厘米，以光速的速度進行實時光學圖像處理。該技術成功實現(xiàn)多模光纖全光實時圖像傳輸，為微型醫(yī)學內窺鏡成像與下一代高通量光通信系統(tǒng)提供了革命性解決方案。
在新一代數(shù)據(jù)中心和人工智能算力平臺中，GPU集群之間需要進行海量、高速的數(shù)據(jù)交換，傳統(tǒng)電互連和復雜電子補償面臨功耗高、延遲大、系統(tǒng)復雜等挑戰(zhàn)。這項技術就像給光纖裝上了一顆“微型光學大腦”，其展示的全光智能補償與信息處理能力，讓原本容易損失、干擾嚴重的信號在多模光纖中依然保持高質量傳輸。該成果有望為多模光纖在數(shù)據(jù)中心內部互連、GPU集群高速通信等場景提供更加高效、低功耗的解決方案，助力構建面向未來的綠色、高性能信息基礎設施。不僅對醫(yī)療內窺成像、醫(yī)學檢測等場景具有重要意義，也為大規(guī)模高通量多模光纖光互連提供了新的技術思路。
作為此項研究的牽頭單位，智能科技學院依托相關研究方向，成功入選上海市重點實驗室建設序列，圍繞智能光子系統(tǒng)、光學人工智能、光互連與邊緣智能等前沿方向，持續(xù)打造高水平科研平臺。重點實驗室將加強與數(shù)據(jù)中心運營方、芯片與光模塊企業(yè)以及醫(yī)療機構的協(xié)同創(chuàng)新，推動科研成果在智慧醫(yī)療與新型信息基礎設施中的應用落地。此次研究成果入選“2025中國光學十大社會影響力事件”和“2025中國光學十大進展”，進一步彰顯了學校在服務智慧醫(yī)療和新一代數(shù)據(jù)中心等國家重大需求方面的綜合實力。
