研究了高重复频率的谐波自锁模Nd∶YVO₄激光器。理论证明了当增益介质与谐振腔的光学长度的比值接近最简分数时，激光器的纵模模式间距可以被修改为增益介质自由光谱范围的整数倍，并对应谐波锁模脉冲输出。开展了相关实验，结果表明，当泵浦功率为6.57 W，增益介质和谐振腔的光学长度分别为11.0 mm和25.8 mm时，对应最简分数为3/7，获得了3倍增益介质自由光谱范围的模式间距纵模分布，对应谐波锁模脉冲的重复频率为40.92 GHz，平均输出功率为790.7 mW。实验还发现，当固定增益介质的光学长度时，获得的谐波锁模脉冲输出对应的谐振腔腔长存在锁定范围，进一步验证了谐振腔腔长锁定范围与增益介质的光学长度成正比。

提出了一种基于多波长分组的无源光网络系统监测方案，用于解决基于反射型的故障监测方案中用户之间易发生因干扰导致的链路状态误判的问题。该方案将不同波长分配到不同组，实现不同光网络单元（ONU）组之间的识别，从而避免不同组成员之间的干扰。在此基础上，将与光路终端距离相近的ONU分配到不同组内，以此降低组内ONU发生相互干扰的概率。此外，还研究了用户数量、传输脉冲功率和脉冲宽度对该系统性能的影响。通过理论推导与仿真可知，在检测波长通道数为4、检测光脉宽为10^-8 s、用户数量为16、最大距离差为2 km的无源光网络系统用户中，检测信号的信噪比为9.06 dB，识别精度为2 m。这些结果表明，基于多波长分组的无源光网络监测系统方案能够支持对大容量无源光网络系统的监控，并且在易发生干扰的用户数量较多的情况下具有较好的性能。

为提升基于带限光电器件及直接调制激光器(DML)的强度调制直接检测(IMDD)系统性能，解决传统均衡器计算复杂度过高的问题，提出深度神经网络(DNN)均衡器简化方案。首先，利用自适应动量估计(Adam)算法更新DNN的权重系数，优化了传统梯度下降算法的迭代速度和收敛性能；然后，在此基础上引入丢弃层和剪切操作以降低DNN的高计算复杂度，减少网络结构的冗余连接，并避免过拟合现象的产生。最后，在80 Gb/s带限DML-IMDD仿真系统中验证了DNN均衡器简化方案的有效性和可行性。

在基于阵列波导光栅（AWG）的光互连数据中心中，提出了一种改进的多信道矩阵接收方案，该方案允许每个节点同时接收任意一组波长。该方案基于差错控制编码理论设计了只需要使用少量接收机、固定波长滤波器和一个波长可变滤波器的组合。通过OptiSystem软件仿真验证了在10 Gbit/s和40 Gbit/s的传输速率下，新旧接收方案的接收差异。实验表明，该方案可以有效降低发射功率和减少接收端所需固定波长滤波器的数量，节约了数据中心的设备成本和功耗。

光标签交换（OLS）对基于分组的光交换是一种有吸引力的解决方案。标记比率调制（MRM）的方法是将标签信息叠加到载荷信息上。为了提高有效比特率，对标记比率调制进行了改进，将原来的四脉冲位置调制（4PPM）码改为一个新的5b8b码，使编码效率提高到了62.5%。同时，将偏振复用（PDM）与MRM结合使用，使比特率提高了一倍。标签接收器通过低速接收器直接接收来自偏振复用的标签信号，不需要使用偏振解复用，从而降低了成本。改进后的MRM在保持了MRM优点的同时，载荷的有效比特率比4PPM码的MRM提高了250%。仿真结果验证了改进的基于MRM的OLS的可行性。

设计了一种基于Nd∶GdVO₄晶体的增益开关型正交偏振双波长同步脉冲激光器。建立了对应的速率方程数学模型，分析了增益开关型Nd∶GdVO₄双波长同步脉冲激光器中的几何损耗对双波长脉冲时域特性的影响。搭建了基于布儒斯特偏振片的Y型腔结构的双波长脉冲激光器进行实验验证，通过调制抽运源电流实现了增益开关。实验结果表明，通过调节输出镜的倾斜角度，可实现双波长脉冲的同步输出。最后，当泵浦功率为6 W时，实验输出了脉冲重复频率为30.7~100.0 kHz可调、最高平均输出功率分别为215 mW和176 mW的正交偏振双波长［1063 nm（π偏振）和1065 nm（σ偏振）］同步脉冲。实验与理论结果吻合较好。

基于无源光网络(PON)系统承载5G增强型移动带宽(eMBB)业务和超可靠低时延通信(uRLLC)业务是当前光与无线接入网的研究热点, 如何满足不同业务场景的低时延需求成为PON系统亟待解决的问题。提出一种支持多业务共存的Xhaul网络低时延带宽分配算法, 通过为uRLLC业务分配保证带宽和为前传eMBB业务优先分配带宽, 同时牺牲中传eMBB业务优先级和降低系统带宽效率为代价, 降低系统内uRLLC业务和前传eMBB业务时延。在高层分割点选择选项2, 低层分割点分别选择选项6、选项7-3和选项7-2时, 采用Matlab软件仿真了低负载情况下的时延。仿真结果表明: 这3种低层功能划分方式都能满足0.25 ms的时延要求, 算法的平均时延及高负载时的最大时延均比文献<参考文献原文>算法低。

在传输矩阵理论推导与实验验证的基础上，提出了一种通道间隔可切换的全光纤梳状滤波器。该滤波器基于双Sagnac环滤波结构，是两个Lyot滤波器的并联。滤波器的两条支路分别由偏振控制器(PC)和不同长度的保偏光纤(PMF)组成，可通过调节PCs，控制光进入PMF时的偏振态，实现通道间隔切换和消光比调谐。其中，通道间隔分别由两支路上的PMFs特性决定，通过改变PMFs的长度和双折射率，可得到不同的通道间隔可切换组合。在上述设计的基础上，增设了一个PC，经实验检验，滤波器的可调性得到了进一步提升。最后，实验证实了以此滤波器为基础构建的多波长光纤激光器( MWFL )在实现通道间隔切换方面的可行性。

利用传输矩阵理论，对一种双Sagnac环滤波器的传输特性进行了理论推导和仿真分析，该滤波器由两段不同长度的保偏光纤(PMF)并联构成。仿真结果表明：该滤波器具有偏振无关和通道间隔可调的特性。对双Saganc环滤波器的传输谱进行了实验测试，通过调节滤波器中的偏振控制器(PC)，可以实现通道间隔的可调操作，调整入射光的偏振态并不会改变光谱形状，与理论分析得到的结论一致。最后，为了验证双Saganc环滤波器在激光器系统中的通道间隔可调特性，设计了一种基于四波混频(FWM)效应和双Sagnac环滤波器的通道间隔可调多波长掺铒光纤激光器。实验结果表明：该激光器可以输出通道间隔为0.9 nm或0.35 nm的多波长激光，这与仿真结果以及测量结果一致。

基于两个具有平行结构的电光时延反馈环，本文设计了一种电光强度混沌通信系统。通过混沌注入混沌的方式来产生更加复杂的混沌波形，增强混沌复杂程度以及通信系统的保密性。在本次设计中，采用MATLAB与OptiSystem协同的方式来对该系统进行仿真，解决了OptiSystem不能模拟光学反馈环路的问题。由OptiSystem中成熟的激光器和二进制序列生成模块为系统提供能量与输入信号，由MATLAB程序实现电光时延反馈环，并在OptiSystem中完成信号在光纤链路中的传输。文章介绍了如何利用MATLAB与OptiSystem实现混沌系统的协同仿真，并通过数值模拟表明，提出的用于模拟光学反馈环路的方法具有可行性，设计的混沌系统的性能与理论值吻合，证明了该混沌生成方式的可行性。