设计一种基于AlGaInAs材料的1.3μm高速直调半导体激光器，该激光器采用脊波导、长度较短的腔和11个5 nm厚度的多量子阱结合30 nm厚度的缓变折射率分别限制异质结结构（GRIN-SCH），实现了低阈值、宽带宽和较大功率的光输出。采用均匀光栅和不对称腔面镀膜的方式实现了稳定的单纵模输出。最终制得的1.3μm高速直调半导体激光器，在室温下，阈值电流为7.5 mA，3 dB小信号调制带宽可达25 GHz，大信号背靠背传输速率可达40 Gb/s，斜率效率为0.35 mW/mA，最大输出功率约为39 mW，边模抑制比可达40 dB。

针对无线传感网络(WSN)中电池能量有限的问题，提出了一种基于低功耗自适应集簇分层型协议(LEACH)算法的支持无线充电的传感网络模型。首先，通过磁谐共振原理构建了传感节点充电与接收功率的模型；然后，用Matlab软件对LEACH算法进行仿真；最后，将LEACH算法与无线充电相结合，并在此基础上提出一种仅进行一次分簇的新算法New-LEACH算法。实验结果表明，与传统LEACH算法相比，新算法可以有效提高WSN的生命周期和网络吞吐量。

为了有效降低光接入网系统的成本，提出了一种利用低模式串扰复用器、解复用器和少模光纤实现的双向波长重用的模式复用接入网结构。在下行传输中，少模光纤中的一个模式用于传输光载波，其他模式用于传输下行信号。在上行传输中，光载波被分束到所有的光网络单元，用于上行信号的重新调制。通过利用低串扰的模式复用/解复用器和少模光纤，载波和各个信道可以有效地分离。进一步地，为了减少双向瑞利反向散射噪声，提出上下行传输不同的边带信号。利用该方案，实现了双向对称的基于强度调制和直接检测的2×12.5 Gbit/s正交相移键控正交频分复用信号在4模式11.5 km少模光纤中的传输。

硅基相移光栅具有良好的波长选择性。文章通过相移光栅的耦合方程，利用Matlab软件进行仿真，分别讨论了不同相移大小和光栅长度对相移光栅的反射谱的影响; 通过引入啁啾和切趾技术达到了拓宽带宽、抑制旁瓣和时延的目的。设计仿真出了一种带宽为0.18 nm、时延为-3 795 ps/nm的硅基相移啁啾切趾光栅，为波长可控的耦合器、波长滤波器等的设计提供了理论依据。

为满足未来不断发展的接入网络业务需求，提出了一种基于自零差检测的高速模式复用无源光网络方案。在该方案中，少模光纤中的一个空间模式传送信号载波(即导频)，其他空间模式用于传输信号。在接收端，导频和信号通过模式解复用器分离，导频作为接收端的本振与信号进行混频，实现自零差检测。借助于低串扰的少模光纤和模式复用/解复用器，接收端无需多入多出技术处理，即可实现导频与信号低串扰的分离。相比于偏振复用的自零差检测，基于模式复用的自零差检测可以有效地提高频谱效率。自零差检测可以有效地抑制激光器相位噪声，大大降低光线路终端或光网络单元对激光器线宽的要求。在接收端，由于不需要额外的本振，信号处理无需进行频偏的补偿，对载波相位恢复的要求也大大降低，从而有效降低了接收端数字信号处理的复杂度。利用该方案实验实现了4×40 Gbit/s 偏振复用正交频分复用信号经过55 km两模式少模光纤和模式复用解复用器后的无误码自零差检测。与背对背传输相比，55 km少模光纤引入的Q因子代价小于1 dB。

随着微波光子技术的发展, 在解决传统射频领域无法直接实现的功能方面已经有了很大的成就, 同时大大促进了光电子通信技术的发展。然而, 微波光子技术仍面临着新的挑战: 现有的光通信系统由分立的光/电、电/光等元器件构成, 在不断追求更高速率、更大带宽和更强处理能力的通信系统的现状下, 要求器件和系统的尺寸更小、功耗更低及抗干扰能力更强。因此, 通过硅基集成技术和微波光子技术的结合实现微波光子学系统芯片集成化, 从而降低整个系统的成本、缩小尺寸、降低功耗, 是微波光子学发展的必然趋势。文章总结了微波光子集成技术和硅基光子器件的发展现状, 指出可调谐、可编程的硅基微波光子芯片必将成为**领域和民用方面发展的关键技术。

研究了CH4/H2/Cl2感应耦合等离子体刻蚀技术中的关键工艺参数对刻蚀性能的影响。通过对CH4/H2/Cl2气体流量及流量比的优化，在自行设计的InP/InGaAlAs多量子阱结构的外延片上，实现了一种高速低损耗、形貌良好的Bragg光栅制作方法。基于优化后的工艺参数制作了多周期结构的λ/4相移光栅，实现了单片集成的四波长1.3 μm分布反馈式激光器阵列。该激光器阵列中激光器的阈值电流典型值为11 mA，外微分效率可达0.40 W/A，且实现了边摸抑制比大于46 dB的稳定的单纵模激光输出。研究结果表明优化后的ICP光栅刻蚀工艺具有良好的刻蚀精度和可靠性。

针对现有的BPS(盲相位搜索)算法计算复杂度过高的问题, 提出了一种基于改进型QPSK(正交相移键控)分区算法的二阶载波相位估计算法, 该算法的第一阶采用传统基于部分星座点的P3算法进行粗估计, 第二阶采用作者提出的改进型QPSK分区算法补偿剩余的相位噪声。仿真结果表明, 该算法的性能与BPS算法相近, 但计算复杂度较BPS算法降低了约1/13。