研究对象是偏移正交幅度调制的相干光正交频分复用通信（CO-OFDM-OQAM）系统的信道估计方法。为了减少训练序列所占用的频谱资源，进一步提升频谱效率，为偏振复用CO-OFDM-OQAM系统提出了一种新的频域信道估计方法。该方法利用偏振复用系统的解调原理和固有虚部干扰系数的对称性规律设计全负载型实值导频方案，结合插值法，将每个偏振态上训练序列需要占用的频域符号个数降低为4。此外，该方法的另一个优势是具有更好的功率峰均比。搭建了偏振复用CO-OFDM-OQAM系统的数值仿真平台，在背靠背（BtB）、100 km和200 km光纤传输3种场景下对所提方法的频谱效率、功率峰均比和信道估计性能进行了验证。获得的结果证实所提方法能够提高频谱效率，而且功率峰均比更加优良。

针对基于交错正交幅度调制的相干光滤波器组多载波(CO-FBMC-OQAM)通信系统的信道均衡问题, 提出了一种基于人工神经网络(CD-net)的信道均衡方法。CD-net融合了卷积神经网络和深度神经网络的优点, 能够完成CO-FBMC-OQAM通信系统的信道均衡任务。在CD-net中, 卷积神经网络模块首先对接收端畸变信号进行特征提取, 再由深度神经网络模块完成信号解调和信道均衡, 并恢复出原始信息。数值仿真结果表明: 与传统信道均衡方法相比, CD-net方法在误码率性能方面具有更大的优势, 能够较好地解决CO-FBMC-OQAM系统的信道失真问题。

In this paper, we describe a new method to improve fast-light transmission, which uses cascades. We design a simple plasmonic device that enables plasmonic-induced absorption (PIA). It consists mainly of two parallel rectangular cavities. The numerical results simulated by using the finite element method (FEM) confirm its function. The corresponding group delay-time can reach –0.146 ps for the PIA window. Based on this result, we propose a cascade device, with the dual-rectangular cavity system as building block, to improve fast-light transmission even more. The results indicate that the cascade scheme can increase the group delay-time to –0.456 ps, which means the fast-light feature is substantially enhanced compared with the non-cascading approach. The effect of the distance between two cascade resonators and other structural parameters is also investigated. Finally, we use this design concept to build a refractive-index sensor with a sensitivity of 701 nm/RIU.

针对交错正交幅度调制的相干光滤波器组多载波通信系统,提出了一种新型联合估计算法。该算法通过对训练序列进行特殊的设计,同时完成了时间同步与信道估计任务,有效地提高了频谱效率。首先,根据相干光滤波器组多载波系统模型,仔细推导了时域波形的共轭对称性条件。在此基础上,提出了一种时间同步方法,该方法将伪随机序列与共轭对称性结合,提高了时间同步的准确性。然后,利用双相关导频原理进行信道估计,该方法既能规避固有虚部干扰的影响,同时又能保持时域波形的共轭对称性。最后,通过搭建数值仿真平台,研究了该系统的传输性能,仿真结果表明该算法可以有效地完成对时间同步和信道响应的联合估计任务。

针对激光器频偏较大的场景,研究了相干光滤波器组多载波通信(CO-FBMC/OQAM)系统的一种整数频偏估计与补偿方法。对以前的分数频偏研究工作进行了扩展,设计了一种混合型的训练序列结构。利用这种训练序列,不仅能完成分数频偏的估计,也能够实现对整数频偏的准确估计。利用数值仿真研究了该方法在CO-FBMC/OQAM系统中的有效性,结果表明该算法的准确频偏估计范围可以达到12倍子载波频率间隔,经过频偏补偿后的系统误码率可以低于前向纠错(FEC)极限。所提方法能够为CO-FBMC/OQAM系统的研究和应用提供有益的参考。

针对传统光空间调制传输速率和激光器利用率较低,且要求激光器数目必须是2的整数次幂的问题,通过同时激活多个激光器并结合脉冲位置调制构建了一种适用于无线光通信的广义光空间调制(GOSM)方案。针对最大似然译码(ML)算法复杂度较高的问题,引入排序块最小均方误差(OB-MMSE)信号检测方法,利用平衡因子在综合考虑误码性能和复杂度的情况下,对OB-MMSE算法进行改进,并依据GOSM信号的特点对其权值进行修正;此外还推导了对数正态湍流信道中阈值的选取公式。最后,采用蒙特卡罗仿真验证了算法的性能,并将所提算法与经典ML、MMSE算法的误码性能和计算复杂度进行了对比。结果表明:与ML算法相比,所提算法在牺牲较小误码性能的情况下,能有效降低算法的复杂度;与MMSE算法相比,虽然所提算法的复杂度略有增大,但它可有效地降低误码率,而且还适用于接收机数目少于发射机数目的系统。

研究了大气衰减、湍流、瞄准误差和空间相关性共同作用的联合效应对大气无线光多输入多输出(MIMO)系统误码率(BER)的影响。利用泊松计数模型和指数相关模型,推导了联合效应下脉冲位置调制(PPM)的最大似然检测准则;采用Wilkinson近似方法推导了大气光MIMO系统BER的上界;仿真分析了联合效应中各因素对大气光MIMO系统BER的影响。结果表明,当大气衰减确定时,空间相关性对系统BER的影响最显著,抖动误差次之,湍流影响最小;当大气衰减变化时,传输距离是影响BER的最重要因素;另外,空间分集对系统性能的改善仅在信道独立时具有较好的效果,信道相关时效果并不明显。

采用全矢量有限元法和分步傅里叶法模拟计算了高非线性光子晶体光纤在近红外光谱区(特别是在850 nm)的飞秒脉冲孤子效应压缩, 提出了一种新的反常群速度色散(β2=-50.698 ps2/km)、小高阶色散和高非线性(γ=268.419 1 W-1/km)二氧化硅芯光子晶体光纤结构, 建立了包含高阶色散和拉曼散射的非线性薛定谔方程, 研究了高斯脉冲在此光纤中传输时, 光纤长度和孤子阶数对脉冲压缩的影响, 分析了光纤中2~5阶色散, 研究表明: 孤子阶数为8时, 品质因子和压缩因子均达到最大, 初始脉冲的峰值功率P0=3 357.8 W, 压缩效果最好; 优化光纤几何和光学参数, 可以得到了高品质因数、小底座的超短光脉冲。

色散和激光器频率偏移能够对使用交错正交幅度调制格式的相干光滤波器组多载波(CO-FBMC/OQAM)系统产生严重影响。针对这个问题,重点研究了该系统的基于训练序列的信道和载波频率偏移联合估计及补偿方法。详细分析了CO-FBMC/OQAM系统的信道传输模型,对训练序列的结构进行了设计和优化,抑制了固有虚部干扰(IMI)的影响。为了消除信道噪声对估计过程的干扰,提出了基于不同帧之间频域平均的估计方法。该方法将实值导频的交叉关联函数在不同帧之间进行频域平均,取其相位后获得载波频率偏移估计值。信道响应也在不同帧之间进行频域平均后得到最终估计值。搭建了CO-FBMC/OQAM系统的数值仿真平台,并研究了激光器频率偏移不同时,经过1500 km标准单模光纤传输后系统的误差幅度矢量和误码率。数值仿真结果表明:不管是在背靠背场景下,还是在1500 km光纤传输后,该方法都能够抑制色散和激光器频率偏移的影响,有效提升系统的传输性能。

优化设计了一种由两种不同大小的空气孔组合而成的双包层六边形空气孔格点光子晶体光纤，并研究了该类光纤的几何参数对色散的影响。结果表明调节包层中空气孔的大小及孔间距,可以容易调节色散及低色散带宽、非线性等性能。优化设计可以得到在C和L波段近零平坦的色散，其色散变化为(0±1.8) ps·km-1·nm-1。