3/11/2020，光纖在線訊，每每坐在OFC的大會場里，都有一種特別的儀式感。在全球疫情肆虐的特殊時刻，身處OFC2020第一天的大會場里，又突然多了一種神圣感。我為身為全球光通信大家庭的一員感到榮幸，為能見證這一產(chǎn)業(yè)過去20年的發(fā)展感到驕傲。特別是今年的OFC，如大會項目主席，中興通訊的魏君珊博士所指出的那樣，第一次這么廣泛而成功地引入虛擬會議的形式，諾大的會場雖然沒有往年那樣座無虛席，但也能坐到七八成，加上世界各地守候在電腦前手機旁與會的聽眾，OFC今年無疑創(chuàng)造了歷史。

       魏君珊博士在致辭
每年OFC的大會演講，都是最值得期待的。今年OFC的大會演講邀請了英國南安普頓大學(xué)Zepler光子和納米電子研究中心總監(jiān)David Payne爵士，中國電信北京研究院總裁畢奇博士，德國普朗克重力物理研究院總監(jiān)Karsten Danzmann博士三位重要嘉賓。

David Payne教授是全球公認的EDFA和特種光纖的先驅(qū)。他今天演講的主題是“石英光纖（silica）的未來？”對光纖技術(shù)已經(jīng)發(fā)展如此成熟的今天，這無疑是個非常有趣的話題。一上臺，Payne教授就提出一個問題：“為什么是我被OFC選中？”從1967開始，他就從事石英光纖的研究。1972年，他所在的研究小組和康寧等在同一個時代從事實用光纖的研發(fā)。今年OFC隆重紀念低損耗光纖推出50年，正因為如此，邀請他來就石英光纖的未來做介紹再合適不過。英國雖然是最早研究光纖的國家，但是今天的光纖到戶普及率在歐盟國家卻排名靠后。Payne教授說悠久的傳統(tǒng)往往會成為后來的負擔，他為此感到遺憾，但是卻不妨礙他對光纖的未來更有熱情。

在普通光纖技術(shù)空前成熟的今天，下一代的光纖到底應(yīng)該如何發(fā)展，又有哪些新用途？前幾年興起的多芯光纖在系統(tǒng)部署層面成本有優(yōu)勢嗎？光纖能找到新的波長窗口嗎？聚合物光纖會替代石英光纖嗎？這是Payne教授的問題，也是他要回答的。

接下來Payne用了大量的篇幅介紹空心微結(jié)構(gòu)光纖的進展。他指出這種新型光纖最大的優(yōu)勢在于低非線性，比普通光纖低30%的延遲，更低的色散。比如他們的團隊能做到比普通單模光纖低3-4個數(shù)量級的非線性，在幾百納米范圍內(nèi)2ps/nm/Km的色散指標。在損耗方面，可以實現(xiàn)在1510nm到1600nm范圍內(nèi)0.28dB/Km，雖然與普通SMF光纖的指標還高一倍，但是看過去十多年來的發(fā)展趨勢，未來能夠做到與普通SMF一樣，也不會很久了。空心光纖的這些優(yōu)勢讓其在諸如對非線性指標非常關(guān)鍵的光纖陀螺等領(lǐng)域有重要的應(yīng)用場景，即便單模光纖越用越多的數(shù)據(jù)中心，也可能找到自己的機會，畢竟延遲今天成為越來越重要的指標。對于空心光纖來說，現(xiàn)在發(fā)展的瓶頸在Payne教授看來，一個是較大的模式面積，一個是彎曲損耗，這些都可以通過改善光纖的包裝材料能逐步解決。

1987年1月，Payne教授的團隊第一個發(fā)表了有關(guān)EDFA的文章，隨后開創(chuàng)了WDM系統(tǒng)的空前應(yīng)用時代。今天，光纖放大器面臨進一步擴展頻譜范圍的挑戰(zhàn)。Payne教授指出如今從1.65微米到2.15微米，都有摻雜光纖放大器可以提供，比如2微米以下的TDFA，從2微米到2.2微米的HDFA。在本次會議的一篇PDP（Post Deadline）文章里，他們介紹了他們在寬帶光纖放大器方面的最新成就，可以實現(xiàn)1300nm到1500nm的全覆蓋。Payne教授指出，未來摻雜光纖放大器將會更多是采取混合的結(jié)構(gòu)。

講到應(yīng)用，Payne教授指出如今EDFA的最高輸出功率已經(jīng)可以達到1600nm下656瓦單模輸出。基于Yb摻雜的光纖激光器可以實現(xiàn)20KW單模光纖輸出和100KW多模光纖輸出，可以說，基于所謂的多路并行的設(shè)計結(jié)構(gòu)，輸出功率可以達到幾乎不受限制的程度。這種超高功率的激光輸出在石油勘探，宇航，反無人機，無人駕駛等許多領(lǐng)域都有巨大的應(yīng)用價值。在Payne教授介紹的諸多新應(yīng)用中，令編輯印象最深的一個是星際航行的激光驅(qū)動，一個超低成本的5G存儲（基于飛秒激光器， 每個渦旋l存儲8bits 數(shù)據(jù)，所謂5D，位置加上雙折射還有orientation）。一小片這樣的光盤可以存儲360TB數(shù)據(jù)，存儲時間可以達到10的20次方年。

不僅如此，石英光纖在新興的量子光學(xué)里面可以實現(xiàn)量子糾纏需要的重要單光子量子器件，而且是最好的超低損耗集成光子平臺。其低損耗，高穩(wěn)定，低非線性和超高功率特性將注定讓這種技術(shù)在未來找到更多新應(yīng)用。

中國電信北京研究院的畢奇博士接下來演講的主題是“5G 演進的挑戰(zhàn)與機會”。一開場，畢博士就指出對于5G來說，垂直整合（Vertical）是希望所在，而物聯(lián)網(wǎng)IoT是其發(fā)展目標。過去幾年來，在5G的發(fā)展中先后出現(xiàn)OTSA和3GPP兩大標準，前者在美國Verizon的固網(wǎng)5G應(yīng)用和2018韓國平昌冬奧會得到應(yīng)用，后者隨著中國運營商的部署獲得更多青睞。目前3GPP已經(jīng)成為5G的公認標準。而基于不同的應(yīng)用場景，美國的5G更多關(guān)注毫米波頻譜的5G固網(wǎng)應(yīng)用，主要是小范圍的熱點應(yīng)用，而中國的Sub-6GHz頻譜更支持大范圍覆蓋和移動應(yīng)用。接下來畢奇博士指出，不同于前幾代移動通信技術(shù)，4G/5G主要是基于FDMA技術(shù)。根據(jù)香濃定理，通信系統(tǒng)的主要構(gòu)成包括源編碼，信道編碼，調(diào)制和天線，對于5G通信系統(tǒng)來說，現(xiàn)在更多的技術(shù)進步空間主要在于天線領(lǐng)域。諸如Massive MIMO這一的技術(shù)，無線系統(tǒng)頻譜效率已經(jīng)從最初的0.2bit/HZ達到今天的8bit/Hz。

對于5G的發(fā)展和應(yīng)用，畢奇博士指出，現(xiàn)階段20Gbps的下行速率還無法在商用系統(tǒng)中實現(xiàn)。物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用面臨覆蓋，成本和電池壽命三大挑戰(zhàn)。為了實現(xiàn)對物聯(lián)網(wǎng)的支持，5G需要新的發(fā)展。在FDD與TDD之間FDD的延遲性能更好，不同的頻譜對應(yīng)不同的應(yīng)用場景，因此多種系統(tǒng)的整合更加是方向。畢奇博士告訴聽眾，5G建設(shè)的Capex與Opex 都比4G更貴，這主要是因為硬件的復(fù)雜性，不同應(yīng)用帶來的多個系統(tǒng)部署需求 以及收入模型不明朗等等原因帶來的，因此類似中國電信和中國聯(lián)通的合作就建網(wǎng)很有意義。不僅如此，5G的建設(shè)也需要全球范圍的產(chǎn)業(yè)鏈大合作。比如芯片層面，5G所需要的7nm技術(shù)全球供應(yīng)商屈指可數(shù)。只有全產(chǎn)業(yè)鏈合作，才能最終降低5G建設(shè)的成本。
 
在演講的最后，畢奇博士指出，5G 是推動光纖部署重要動力。5G對人類生活的改變將首先來自傳輸變得比存儲更便宜，云服務(wù)在5G時代注定會爆發(fā)。

今天大會演講的第三位Benno Willke博士帶來的主題是“探測星際漣漪的挑戰(zhàn)與影響”。這無疑是超越編輯知識能力的一個主題。 比如WIllke博士的開場白用愛因斯坦的相對論指出：“物質(zhì)決定空間的彎曲，空間決定物質(zhì)的運動”。為此編輯找了一點背景資料。2016年2月11日，美國國家科學(xué)基金會和歐洲引力天文臺召開對外新聞發(fā)布會，正式宣布有史以來，科學(xué)家第一次直接觀測到了來自遙遠宇宙的劇變事件所產(chǎn)生的時空漣漪——引力波。這一發(fā)現(xiàn)驗證了100年前愛因斯坦廣義相對論中的一個重要預(yù)言，是首次在強引力場條件下對廣義相對論的直接驗證。被探測到的引力波信號來自于13億光年之外的雙黑洞并合事件，是人類首次觀測到雙黑洞并合過程。該發(fā)現(xiàn)表明單黑洞質(zhì)量大于25太陽質(zhì)量的雙黑洞系統(tǒng)在自然界存在，并且能在宇宙年齡時間內(nèi)并合。Willke博士正是做出這一劃時代貢獻的關(guān)鍵人物。他今天給聽眾介紹的是激光干涉系統(tǒng)如何在引力波的測試中發(fā)揮作用。用大會主席的介紹說，他是這個領(lǐng)域當之無愧的先驅(qū)。

從星際旅行開始，到黑洞探索結(jié)束，今天OFC大會討論的主題是不是很科幻。放飛你的思路，去盡情探索光通信技術(shù)的未來，這是能夠坐在這里聆聽這樣演講的最大感受。今年的John Tyndall獎頒給了比利時根特大學(xué)和IMEC的創(chuàng)辦人Roel G.F. Baets 教授。從少年時候迷戀飛機模型，青年時將學(xué)術(shù)論文與音樂掛鉤，到成年后創(chuàng)立 ePIXfab ，再到今天桃李滿天下。Bates教授 是硅基光電子技術(shù)的奠基人之一，更是這一新興產(chǎn)業(yè)的開創(chuàng)者。