轨道角动量(OAM)复用和编码技术可有效提高光通信系统信道容量。近些年研究者提出将机器学习(ML)技术用于OAM 模式探测以提高OAM 光通信系统性能。本文对基于机器学习的OAM 模式探测方案进行了综述，包括误差反向传播(BP)神经网络、自组织神经网络(SOM)、支持向量机(SVM)、卷积神经网络(CNN)、光束变换辅助的识别技术以及全光衍射深度神经网络(D2NN)，分析了各类机器学习OAM 探测器在对抗大气、水下信道带来的干扰时展现出的性能差异以及各自优势。

为了解决水下通信轨道角动量复用系统中海洋湍流引起的信号串扰, 基于空间分集技术提出了一种海洋湍流缓解方案.用随机相位屏法模拟海洋湍流对信号产生的相位扰动, 用分步传输法模拟光束的衍射传播, 在接收端使用等增益分集合并技术对信号进行合并处理.系统采用4路轨道角动量复用8路空间分集, 仿真分析了轨道角动量复用集合、海洋湍流强度和传输距离等因素对系统误码率性能的影响.仿真结果表明, 轨道角动量复用集合的模式间隔从1增加到2, 误码率降低较为明显; 随着模式间隔继续增大, 误码率性能改善有限; 误码率随传输距离和湍流强度的增加而增大.结果证明在海洋光通信系统中使用分集合并技术可以有效缓解湍流对信号传输的影响.

基于坐标变换的轨道角动量光束分离技术, 提出一种基于迭代算法的纯相位型扇出光栅设计方法, 实现光束复制, 以提高输出光斑的分辨率.建立轨道角动量光束的高分辨率分离系统的数值仿真模型.数值结果表明, 加入该方法设计得到的纯相位型扇出光栅后, 系统接收到的光斑能量更加集中, 轨道角动量螺旋谱的弥散程度至少下降了0.35, 错误概率下降了15%以上, 有利于系统实现高分辨率的轨道角动量光束分离.

针对伪毫米波超宽带信号脉冲宽度窄且信号强度低而不易探测的特点, 本文提出了两种光学辅助包络探测方案.将伪毫米波超宽带信号调制到光载波上, 利用光纤布喇格光栅带通滤波器滤出调制器输出的第一边带信号, 通过光电探测器和低通滤波器便可以得到用于判决的伪毫米波超宽带信号的包络信息.数学推导和仿真分析了分别采用相位调制器和强度调制器对输出包络信号振幅的影响. 研究结果表明：强度调制器需要偏置控制电路来稳定偏置点的位置, 当强度调制器工作在最小传输点时, 得到的包络信号幅值最大;相位调制器无需偏置控制电路, 其输出信号包络的幅值等于使用强度调制器的系统可得到的最大值;使用相位调制器的系统较使用强制调制器的系统具有结构更简单和插入损耗更低的特点.

生成性能良好的光正交码(OOC)是实现光码分多址(OCDMA)通信的关键技术之一。文章提出一种利用遗传算法生成任意码长、码重的(n,w,1,1)光正交码(GA-OOC)的改进方法。设计了新的码字矩阵, 迭代中引入了新移民。仿真结果表明, 改进后的算法收敛速度更快; 基于GA-OOC的OCDMA系统由于码长和码重相互独立, 便于更加合理地使用系统的硬件资源, 且具有更低的误码率。

研究了基于相移超结构光纤布拉格光栅(SSFBG)的光码分多址(OCDMA)编/解码器的结构及实现双极性编/解码的原理。利用传输矩阵法仿真了器件的相关特性,推导了因光栅周期不同而导致的编/解码器之间布拉格波长偏差对器件相关特性的影响。结果表明,随着码字长度的增加,器件的相关特性得到改善;但是当保持码片间隔不变而增加码字长度时,编/解码器的相关特性对布拉格波长偏差更加敏感,对于长度为31的Gold序列,当码片间隔为6 ps,布拉格波长为1.555μm时,布拉格波长偏差<0.02 nm方可得到编/解码器之间良好的相关特性;这表明同一码字可以在不同的布拉格波长下重复使用,此特性有望用于波分复用(WDM)型OCDMA系统中。