提出了基于双边带调制方式利用单个马赫-曾德尔调制器（MZM）生成平坦宽光学频率梳的方案。两个激光器的频率差直接决定了双边带调制后光学频率梳产生的频谱宽度与质量，通过理论分析不同调制系数下各阶边带间的标准差以及各阶边带的贝塞尔值，发现5阶以上的边带对宽光学频率梳的影响可以忽略不计。而功率较低的5阶边带会叠加在各阶边带上，使得各阶边带的功率得以补偿或抵消，从而减小高阶边带对光学频率梳的影响，提升平坦度。仿真得到的宽光学频率梳的平坦度达到3.7 dB，有效频谱宽度为700 GHz。将传输速率为5 Gbit/s的不归零码数据调制到此光学频率梳上，经过光纤传输后，眼图依然清晰可见，在10^-9量级误码率下功率代价小于1.8 dB。这样的光学频率梳在光通信中可传送更多的数据信息，实现了高速数据传输并保持了光学频率梳的平坦度，稳定性能较好，成本低廉。

在传统的高倍频光毫米波系统中,当边带间的抑制比较大时,高阶边带的存在可直接忽略。当边带抑制比很小时,高阶边带的功率较高,将对光毫米波产生影响。为研究高阶边带对生成高倍频光毫米波的影响,利用级联马赫-曾德尔调制器(MZM)的抑制偶数阶边带方式产生8倍频光毫米波。在实际的光毫米波产生系统中,高阶边带经过调制后会生成冗余的低阶边带,使得边带功率累加,相位不相干,从而造成系统无法解调。为此,详细讨论了不同调制深度下调制器输出的高阶边带对系统的影响。通过对高阶边带的分析可知,当射频信号满足最优的相位关系式时,由第1个MZM输出±1,±3,±5,±7阶平坦边带后,无需光滤波器,即可直接经过第2个MZM调制得到4阶边带的8倍频光毫米波。利用该方法,不需要大幅度的射频信号就可得到纯净的8倍频毫米波。该方案结构简单,频谱纯度高。

针对传统定时同步算法的副峰干扰和低信噪比(SNR)下定时不稳定的问题,提出了一种基于伪随机噪声(PN)序列的定时同步算法。根据PN序列良好的延迟相关性和对称相关性,重新设计了训练序列的结构,并优化了定时度量函数的计算方法。仿真结果表明,改进算法的定时度量估计曲线只存在一个峰值,消除了副峰干扰。在循环前缀为四分之一符号长度与低SNR的情况下,仍可实现准确和稳定的定时。

提出了一种基于恒幅零自相关(CAZAC)序列的定时同步算法。该算法的CAZAC训练序列由4部分构成,分为6个定时窗口,利用序列的共轭对称和偶对称特性进行相关运算,通过6个窗口相乘得到定时度量函数。仿真结果表明,利用所提算法可获得具有唯一脉冲状峰值的定时度量函数曲线,消除了定时平台以及旁瓣干扰。同时,在信噪比和色散较大的变化范围内,所提算法仍具有较好的定时稳定性。

轨道角动量(OAM)是具有螺旋相位的光束的自然属性,且不同拓扑荷的OAM光束之间相互正交。利用OAM光束的这种特性,可以把OAM光束作为一种新的信息载体应用到复用技术之中。OAM复用技术在不需要额外带宽的情况下可以极大提升信道容量和频谱效率。光纤作为一种优良的传输介质,是现代通信网络中的首选,基于光纤传输的OAM复用技术引起了研究者的广泛关注。介绍了轨道角动量的基本原理,讨论了适于携带OAM光束传输的光纤、OAM光束的生成与检测方法、OAM复用技术相关器件及其复用系统实验等方面的研究进展,最后探讨了现有技术存在的问题和发展趋势。

理论分析和模拟仿真了双单边带离散多音频(Twin-SSB-DMT)信号经全光波长变换(AOWC)实现的多路传输。从理论方面研究双单边带信号的产生原理, 并对转换光与原始信号光之间的关系进行了分析。通过设置推挽式调制器双臂射频信号, 得到左单边带为离散多音频-正交幅度调制(DMT-4QAM)、右单边带为DMT-16QAM的双单边带信号。传输速率为20 Gbit·s-1的双单边带信号经过半导体光放大器中四波混频效应产生了1~8路高质量的转换光, 且转换光携带原始信号光数据, 从而实现高阶信号的多播传输。模拟结果表明: 双单边带DMT信号在低成本下提高了频谱效率和波长带宽的利用率, 改善了整个AOWC系统的性能。从星座图和误码率曲线可以看出, 接收端可对8路偏振不敏感的多播信号实现无串扰直接接收, 信噪比代价低, 进而有利于实现高质量的多播系统。

随着高速交换系统的发展,相干光OFDM(正交频分复用)信号逐渐被应用到AOWC(全光网交换)系统中。仿真实现了在SOA(半导体光放大器)中基于平行双泵浦结构的高速偏振复用OFDM信号的AOWC。从激光相位噪声及SOA注射电流方面对影响系统转换效率的因素进行了分析。仿真结果表明, 当光信噪比为18 dBm时, 转换光的误码率为1.3×10-4, 实现了224 Gbit/s相干光OFDM转换光信号的无串扰接收。

理论分析并模拟仿真了半导体光放大器(SOA)参数对高速偏振复用-正交频分复用(PM-OFDM)全光波长变换系统的影响。 SOA参数(包括增益饱和、光场限制因子、有源区内载流子浓度)均与系统波长转换效率有关。在达到SOA的增益饱和之前或在SOA的增益饱和附近，通过改变注入电流、载流子浓度、光场限制因子均可引起SOA增益系数的改变，从而影响系统的波长转换效率。通过改善SOA参数，实现了速率为40 Gbit/s的PM-OFDM信号在全光波长变换后的无串扰直接接收。

针对相干光正交频分复用(OFDM)系统中峰值平均功率比(PAPR)高的问题, 对粒子群算法(PSO)、蝙蝠算法(BA)和鸟群算法(BSA)等几种群智能算法进行了研究, 采用群智能算法优化OFDM符号的子载波相位, 达到降低PAPR的目的。同时, 通过动态调整认知系数和学习因子, 分别对蝙蝠算法和鸟群算法进行了改进。对100 Gb/s、二进制正交振幅调制(4QAM)的相干光OFDM系统的仿真实验表明, PSO、BA、BSA三种智能算法都能有效降低系统的PAPR, 且改进BSA和改进BA与原始信号相比可使PAPR分别降低约5.11 dB、5.48 dB, 具有更好的抑制效果; 采用群智能算法优化后, 系统误码率性能也得到提高, 且随着光信噪比的增大, 性能提高更加明显。

为了抑制相干光正交频分复用系统中的峰值平均功率比，采用蝙蝠算法优化系统子载波的相位.同时针对蝙蝠算法存在的易陷入局部最优和收敛精度不高的问题，对蝙蝠算法进行改进.在蝙蝠的速度更新公式中加入蝙蝠的自我学习部分，并引入惯性权值和学习因子，在保证算法收敛速度的同时尽可能提高算法的收敛精度，防止算法出现早熟收敛情况.采用改进算法对正交幅度调制、100 Gb/s的相干光正交频分复用系统进行仿真实验，仿真结果表明，改进算法有较强的搜索能力和较高的搜索精度，使正交频分复用信号的峰值平均功率比降低了5.48 dB，相对于蝙蝠算法降低了0.52 dB，改进算法的峰值平均功率比抑制性能得到了进一步的提高.