载波重用技术是降低无源光网络(PON)成本的一种重要方法, 也是提高PON传输容量的主要方法。文章设计了一种PON系统结构, 系统采用了副载波重用(SCM)和波分复用(WDM)的联合复用技术, 极大地提高了PON的传输容量。在系统中采用无源反射滤波器实现载波重用, 极大地降低了系统成本。文章采用Optisystem光子模拟软件搭建出了基于反射滤波器实现载波重用的SCM/WDM-PON系统结构, SCM采用3和6 GHz作为射频副载波, WDM采用范围为193.1~194.5 THz、波长间隔为200 GHz的8个波长为光载波, 用户上下行传输的数据速率为1 Gbit/s。文章还研究了反射滤波器的反射系数、光载波功率和传输距离对上下行数据传输性能的影响, 得到了当反射滤波器的反射系数为97%、光载波功率为5 dBm和传输距离<27.2 km时, 系统总体性能最优的结论。

为了进一步降低系统成本，提高传输性能，提出了一种上、下行传输链路都采用幅度调制实现光载波重用的新方法。介绍了该方法的原理，采用Optisystem软件验证了其可行性。仿真结果表明：当下行传输数据“0”码幅值为1.4 V，光分束器的分光比为5∶5，调制器的消光比为5.2 dB时，系统的性能最优。

针对高倍频毫米波的产生问题, 文章提出了一种基于4个偏振调制器并联产生16倍频毫米波的方案, 利用相关光边带极性的不同, 使合成光信号中只保留载波和8n阶边带。经过适当选取调制指数值和光电探测器拍频后, 获得16倍频毫米波信号。文章理论分析了产生16倍频毫米波信号的原理, 推导出方案所产生的±8阶光边带信号的光边带抑制比为61.72 dB, 16倍频毫米波信号的射频杂散抑制比为55.70 dB。仿真实验获得的光边带抑制比和射频杂散抑制比分别为60和53 dB。同时分析了射频信号相位偏移及调制指数对抑制比的影响。实验结果与理论分析吻合, 验证了所提方案的可行性。

提出了一种基于光纤中四波混频(FWM)效应实现对光信号的再放大和再整形的2R再生功能的方法, 分析了该方法的工作原理, 设计了一种基于光纤FWM效应实现光信号2R再生的光纤传输仿真系统。仿真结果表明, 2R再生信号良好, 系统Q值达到21.59, 验证了该方法的可行性。所设计的2R再生方案中, 泵浦光的波长与功率是影响FWM效率和2R再生性能的主要因素, 对其进行了扫参研究, 得出泵浦波长为1548nm、功率为40dBm时, 2R再生性能最优。

为了有效提高光通信系统的频带利用率，提出了一种新型复用技术——映射复用(MM)，即采用双时隙多幅值信号对多路复用信号的单值映射来实现对多路信号的复用。分析了MM技术的复用和解复用原理，以4路用户信号复用为例，利用Matlab软件设计了MM复用器和解复用器。采用Optisystem和Matlab联合仿真，设计了一种基于MM技术的4路用户信号复用的光纤传输系统。仿真实验得到的眼图清晰，验证了方法的可行性；与同速率的非归零和归零信号相比，MM信号的谱宽分别是它们的一半和1/3。MM技术可有效地提高系统的频带利用率，增加色散容忍度，在光纤通信系统中具有广泛的应用前景。

为产生全光域UWB(超宽带)一阶和二阶信号, 降低光载UWB系统成本, 提出了一种基于偏振调制同时光生一阶和二阶UWB信号的方法。将两路极性相反的高斯脉冲信号通过PolM(偏振调制器)相位调制到偏振态正交的两个光载波上, 利用PMF(保偏光纤)引入适当的群延时, 生成一阶UWB信号。通过PC(偏振控制器)控制输入光信号与PMF主轴所成的角度, 产生一对极性相反的一阶UWB信号, 并对其中一路进行适当的延时, 合成后即可生成二阶UWB信号。所得一阶UWB信号的中心频率为5.36 GHz, -10 dB绝对带宽为8.96 GHz, 相对带宽为167%; 二阶UWB信号的中心频率为5.83 GHz, -10 dB绝对带宽为7.36 GHz, 相对带宽为126%, 均满足FCC(美国联邦通信委员会)标准。分析了偏振调制中时延对生成的UWB信号性能的影响。结果表明, 当偏振调制中引入的时延τ=TFWHM时, 生成的二阶UWB信号更符合FCC要求。

提出了一种60 GHz毫米波、UWB(超宽带)信号和基带信号混合传输的光纤通信系统。在中心站采用10 GHz RF(射频)信号驱动两个并行PM(相位调制器)产生三阶边带, 在基站通过PD(光检测器)拍频生成6倍频的60 GHz毫米波; 利用高斯电脉冲驱动双极型MZM(马赫-曾德调制器)生成二阶UWB信号; UWB信号和基带信号通过偏振复用调制在同一光载波上。仿真结果表明, 2.5 Gbit/s的信号经20 km单模光纤传输后, 眼图清晰; 生成的UWB信号中心频率为5.5 GHz, 相对带宽达到98%, 符合FCC(美国联邦通信委员会)标准。

APDCDM(双极性占空比复用)是降低DCDM(占空比复用)信号幅值级数的一种有效方法。为了进一步降低APDCDM信号的幅值级数, 提出了基于信号替换原理的I-APDCDM(改进型双极性占空比复用)技术。分析了I-APDCDM中信号替换的工作原理及电路实现方法, 采用Optisystem和MATLAB联合仿真技术设计了I-APDCDM光纤传输系统, 分析了改进后系统的传输距离和调制器的消光比对I-APDCDM信号的影响规律。仿真结果表明, I-APDCDM将APDCDM复用信号的幅值级数降低了1级, 每比特复用信号的平均能量降低了A2Ts/24, 有效地提高了系统的性能。

为了实现UWB(超宽带)光纤技术的多用户接入, 提出了基于PM-IM(相位调制-强度调制)转换以及多路鉴频实现三阶UWB脉冲的BPSK (二进制相移键控)编码方案, 分析了其工作原理并采用光子模拟软件进行了仿真。得到了不同的BPSK编码序列, 其频谱中心频率为6.7 GHz, 相对带宽为104.5%, 符合FCC (美国联邦通信委员会)对于UWB信号的规定。分析了高斯脉冲宽度和光功率对仿真结果的影响, 发现高斯脉冲宽度为0.5 bit时所得信号频谱最为理想, 当光源功率小于26 dBm时, PSD(功率谱密度)符合FCC规定, 为实现多用户接入的编码提供了一种新方案。