湖北去年戰略性新興工業營業收入突破萬億元，其中電子信息産業占6348億元。湖北光電器件占全國市場60%、激光設備占全國市場50%、光谷的光線光纖占全球市場25%

截至2021年底，光谷“光芯屏端網”産業規模達6000億元，加速向萬億級規模沖刺，成為代表國家參與全球光電子産業競争的主力軍

一個個“0—1”的突破昭示着，光電子信息産業率先實現突破的曙光漸近

文 |《瞭望》新聞周刊記者 李偉

武漢光谷以“光”命名，因“光”聞名，是全球知名光電子産業基地，位于武漢東湖新技術開發區。正如20世紀的微電子學造就了美國矽谷，21世紀的光子學催生了武漢“中國光谷”。

光電子信息産業在武漢東湖新技術開發區的發展，離不開“追光者”們的努力。地處光谷腹地的武漢光電國家研究中心（下稱“研究中心”），是全國首批組建的6個國家研究中心之一，在這裡，有一群“追光者”，孜孜不倦、锲而不舍、勇攀高峰；在這裡，有一批科研成果，問鼎國際學術前沿，打破國外封鎖，實現了從0到1的突破。

世界上第一個小鼠全腦高分辨率圖譜、“幽靈”雙曲極化激元電磁波、新一代相變存儲器芯片、掌握國際話語權的100kW高功率光纖激光器、顯示亮度增強6萬倍的“點亮肺部”MRI……一個個技術突破昭示着，光電子信息産業率先實現突破的曙光漸近。

武漢光谷廣場（2020年3月15日攝） 李賀攝/本刊

以原始創新獨樹一幟

瞄準國際學科前沿，不斷加強原創性、引領性科技攻關，是光電子信息産業實現突破的基礎依托。

超分辨成像和加工、超快激光與物質相互作用、高效光場調控、高效光電轉換材料與器件等方向是國際學科前沿，是全世界光電領域研究者共同關心的基礎性問題。對此，研究中心從基礎理論、原理、工藝、核心器件到科研裝置部署了系統研究。

經過近20年研究條件和科研能力建設，一系列“藏龍卧虎”般的原創性研究成果奔湧而出，支撐了光谷在光電子信息産業領域的獨樹一幟地位。

在超快激光與物質相互作用研究方面，産生小于100阿秒、高能量的阿秒激光一直是國際上研究的熱點。陸培祥教授團隊在國際上首次理論突破百阿秒壁壘，并與日本研究小組合作産生1.3微焦阿秒激光，單脈沖能量保持世界第一。近年來，陸培祥教授實現阿秒時域雙縫幹涉精密測量，并建立光電離和阿秒光電子全息理論，實現阿秒光電子全息，精度達10阿秒，實驗發現隧穿電離的非絕熱效應，在精密測量方面具有廣闊的應用前景。

在高效光場調控方面，利用新的模式和新的維度是實現突破衍射極限、實現高效傳輸和存儲的有效解決途徑。李培甯、張新亮教授團隊突破性證明了傳統的雙折射晶體中存在“幽靈”雙曲極化激元電磁波，革新了極化激元基礎物理的教科書定義，對凝聚态物理、光物理、電磁學等領域的基礎原創研究具有重要指導意義；王健教授團隊從電磁波根本特性參數出發，挖掘出與電磁波空間螺旋相位分布相關聯的軌道角動量這一電磁波潛在新維度資源，将軌道角動量成功引入到光通信，其相關研究成果發表于國際頂級期刊，受到廣泛關注。

在高效光電轉換材料與器件方面，高效、廉價的新型太陽能電池技術和高效的發光材料對“碳達峰”和“碳中和”意義重大。韓宏偉教授在國際上研制出“至今最高穩定性”器件，被國際上稱為“武漢電池”和“韓電池”；唐江教授開辟了硒化銻薄膜太陽能電池研究新方向，制備出光電轉換效率達5.6%的電池器件，在發光材料研究方面，團隊打破熒光粉近百年研究瓶頸。

一組數據很有說服力：在全球十所知名光學機構中，研究中心2008～2021年科學引文索引擴展版論文總數、被引總頻次、ESI高被引論文數均排名第一，說明研究中心已位列國際光電領域基礎研究第一方陣。

基礎研究是科技創新的源泉，基礎研究的每一次重大突破都會催生一系列新技術、新發明，帶動新興産業崛起，促進經濟社會發生重大變革。研究中心常務副主任張新亮教授認為，未來隻要努力把科學研究向前推移，将科教優勢轉變為科技創新優勢，就有望支撐光電子信息産業率先實現突破。

以交叉研究支撐産業突破

瞄準國際學術前沿，不斷開展多學科交叉融合的創新研究，是光電子信息産業實現突破的關鍵依托。

2003年，為應對全球光電技術與産業的飛速發展，華中科技大學聯合中國科學院武漢物理與數學研究所、武漢郵電科學研究院、中船重工第七一七研究所等，共同組建武漢光電國家實驗室（籌），2017年獲批組建武漢光電國家研究中心。十餘年來，研究中心始終圍繞前瞻性研究開展學科交叉布局。重點聚焦信息光電子、能量光電子和生命光電子三大領域，圍繞集成光子學、光子輻射與探測、光電信息存儲、激光科學與技術、能源光子學、生物醫學光子學、多模态分子影像、生命分子網絡與譜學等8個方向，開展基礎性、前瞻性、多學科交叉融合的創新研究。

如電石火花觸碰，一系列原創性科研成果在學科交叉處産生，在大功率光纖激光器、激光3D打印裝備、光通信用大帶寬光電器件、存儲器件、醫療影像裝備、柔性光電材料等方面取得突破，對光谷激光、光通信、存儲、顯示、生命大健康等領域的光電子信息技術企業發揮了重要支撐作用。

駱清銘院士團隊一直從事信息光電子學與生物醫學交叉的學科——生物醫學光子學新技術新方法研究，在生物結構、功能及多分子事件信息獲取方面做出了系統的創新性成果。相關技術應用于北京冬奧會，為極端嚴寒環境下的運動員提供防寒護臉技術。

陶光明教授接受《瞭望》新聞周刊記者采訪時介紹，自己牽頭的纖維光電子學研究團隊聚集了來自光電、材料、計算機、臨床醫學、運動等不同領域的青年學者，緻力于醫療纖維機器人和面向運動與健康智能化的智能織物技術等跨學科研究。多學科交叉、産學研協同研發的光學超材料織物，在戶外暴曬環境可為人體表面降溫近5℃。

費鵬教授牽頭的生物光子學與微流控技術團隊的研究也是跨越光電、機械、計算機和生物多個領域，聚焦于尖端生物動态光學成像技術的研究。該團隊去年發明了一種新型的光場顯微技術，可觀測目前顯微鏡難以清晰捕捉的毫秒級動态生物學過程，今年又提出一種新的光片超分辨顯微成像策略，大幅突破現有三維超分辨成像的時空分辨率極限，為快速、三維、長時程地觀測活細胞的精細動态和相互作用提供了強有力的新工具。

得益于較早布局多學科交叉研究，研究中心在光電領域的學科實力穩居全國前列。據研究中心黨委書記夏松介紹，由研究中心與華中科技大學相關院系共建的光學工程、生物醫學工程在國家第四輪學科評估中被評為“A ”，共建學科“計算機科學與技術”被評為“A”。

交叉學科研究有助于打破學科壁壘，為光電子信息産業未來實現率先突破奠定基礎，帶來更多無限創新可能。夏松認為，要促使光電子信息産業突破，還要在學科交叉融合上進一步發力，主動布局、自主增設戰略性新興交叉學科，進一步凸顯放大光電子信息交叉學科的優勢特色。

以機制創新支撐成果轉化

搭建平台、理順機制，促進科技成果快速轉化和光電産業快速升級，是支撐光電子信息産業率先實現突破的必要條件。

研究中心先後成立武漢光電工業技術研究院、鄂州工業技術研究院、蘇州腦空間信息研究院等平台。迄今已完成30多個項目、120多項知識産權的成果轉化，累計轉化價格3.3億元。其中，武漢光電工業技術研究院已孵化極目智能、沃億生物、尚賽光電等130家企業，為光谷的持續創新點燃了“星星之火”。

韓宏偉教授團隊研究成果通過挂牌轉讓給萬度光能，目前在成本控制、穩定性及大面積化方面均處行業引領地位；付玲教授團隊研究的共聚焦顯微内窺鏡成果以投資入股的形式實現科技成果轉化，去年全新一代共聚焦顯微内窺鏡系統獲準上市，目前已在全國三十餘家三甲醫院完成試用；曾曉雁教授團隊自2007年開始研究激光3D打印技術并推進其産業化，推動激光3D打印裝備逐漸走向市場。

與大型企業合作，為企業解決核心技術瓶頸問題，也是實現成果轉化的高效方式。近年來，研究中心和華為、騰訊、浪潮、聯影、長江存儲、高德紅外等頭部企業開展深入合作，解決核心技術問題，或布局未來5～10年新型研究。缪向水教授團隊紮根存儲器領域，自主研發存儲芯片35年，團隊将93項三維相變存儲器芯片專利許可轉讓長江存儲并合作開發芯片産品，推動存儲器芯片技術的成果轉化及未來技術的探索。研究中心與華為公司深度合作，張新亮、夏金松、餘宇、謝長生、李進延等在铌酸锂芯片、新型光存儲技術、高性能光纖技術等方面開展研究……

湖北去年戰略性新興工業營業收入突破萬億元，其中電子信息産業占了6348億元，湖北光電器件占全國市場60%、激光設備占全國市場50%、武漢光谷的光纖光纜占全球市場25%……截至2021年底，光谷“光芯屏端網”産業規模達6000億元，加速向萬億級規模沖刺，成為代表國家參與全球光電子産業競争的主力軍。

今年，武漢市出台支持光谷高質量發展方案，提出加快推進國家信息光電子創新中心、國家先進存儲産業創新中心等9個國家創新中心建設和創建工作。面向未來，光谷将堅持聚焦發展光電子信息産業，并向“光芯屏端網”全面拓展，構建優質企業梯度成長格局，組成戰略性新興産業高質量發展的主力軍和先鋒隊。■

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