针对光纤非线性补偿中低通滤波器对数字后向传输(DBP)算法复杂度与补偿精度的影响，研究了256 Gb/s偏振复用16阶正交振幅调制(PDM-16QAM)信号在采用贝塞尔、高斯和巴特沃斯低通滤波器时的非线性补偿特性。实验结果表明：当步长较小时，3种低通滤波器对DBP算法影响基本一致；当步长较大时，高阶贝塞尔低通滤波器的性能最佳。此外，当低通滤波器阶数为1、3 dB带宽固定为8 GHz和步长大于40 km时，高斯低通滤波器比其它2种低通滤波器的Q因子高约0.1 dB。

针对下一代动态光网络, 光纤长度可能根据链路需要随时变化, 以及由于光纤老化造成色散参量变化等因素可能造成链路中的色散值在接收端很难提前预知, 因此要求未来光网络节点中的接收端能够自适应地估计出色散值然后补偿信号。文章在光网络节点的数字相干接收机中提出了一种基于峰均值功率比的色散估计算法, 并在224 Gbit/s偏振复用(PDM)-16正交振幅调制(QAM)和336 Gbit/s PDM-64QAM的多种长距离传输(400、800、1 200、1 600和2 000 km标准单模光纤(SSMF))系统中验证了其可行性及有效性。仿真结果表明, 文章所提算法具有很好的色散估计精度, 色散估计标准差低于100 ps/nm。该算法对偏振模色散(PDM)和偏振相关损耗(PDL)具有较强的容忍性, 例如群速度时延(DGD)低于15 ps及PDL在7 dB以内时, 算法都可实现很好的估计精度。同时该算法对非线性效应也具有较强的容忍性。

为将400 Gbit/s高速率应用于超长站距无中继光传输系统, 首先对400 Gbit/s双偏振-四进制正交幅度调制(DP-16QAM)及400 Gbit/s双偏振-八进制正交幅度调制(DP-64QAM)两种高阶调制码型及其对应的光信噪比(OSNR)要求进行了研究, 然后通过实验研究了两种码型背靠背OSNR的要求及入纤光功率与误码率的关系, 最后搭建了具有前后向拉曼放大器的400 Gbit/s超长距光传输链路, 通过实验测试了两种码型对应的最远单跨传输距离。实验结果表明, 400 Gbit/s DP-16QAM在G.652光纤上利用双向拉曼光放大器最远可以传输286 km, 对于电力长跨距来说基本满足了大部分的应用场合。

未来弹性光网络要求网络源节点的发射端能够根据链路的传输性能以及用户的多样化需求, 动态地改变传输信号的调制格式以及符号率。提出了一种基于简化的两级强度特性调制格式识别算法, 通过Godard's误差区分正交相移键控(QPSK)信号, 再使用强度噪声方差进一步区分16阶正交幅度调制(16QAM)和64QAM。研究结果表明: 物理数据模型-正交相移键控(PDM-QPSK)、PDM-16QAM和PDM-64QAM等高阶调制格式信号的最小所需光信噪比(OSNR)值低于7%前向纠错(FEC)理论阈值(误码率为3.8×10-3)时, 能够实现100%的正确识别率, 且所提的方案所需的符号数相对较少。

文章提出了一种新的应用于高速光纤通信系统接收端的数字背向传输（DBP）算法的步长变换选择方法。通过采用斜线方法对光纤非线性系数的指数形式曲线进行近似，找出使斜线的斜率与原曲线各点斜率差值最小情况下的步长，再用于变步长DBP算法中对光纤传输中的非线性损伤进行补偿。在3 200 km单信道25 Gbaud光纤传输系统中对所提步长选择方案进行了仿真。结果表明，在相同系统中，与其他步长选择方法相比，在最佳入纤功率时所提步长选择方案的Q值提升了0.5 dB；当入纤功率越大、非线性效应越强时，所提方法对于光纤传输非线性损伤的补偿能力更好，而算法复杂度没有改变。

提出了一种应用于双向拉曼放大超长单跨距光纤传输系统的低复杂度数字背向传输算法，该算法基于在接收端电域中反向求解薛定谔方程，可以在补偿光纤传输系统中色散的同时抑制非线性效应；基于双向拉曼放大系统对算法的功率曲线等进行了优化设计，降低了算法的复杂度；搭建了一个10 Gbaud/s 正交相移键控调制的双向拉曼传输实验系统，传输距离为320 km。实验结果表明，优化后的数字背向传输算法的性能较传统算法提升了0.7～1 dB。

提出了一种基于多步插值的频偏估计算法, 用于相干光通信中数字相干接收机的频偏估计补偿。该算法首先采用少量的数据点作FFT(快速傅里叶变换), 粗估计出频偏值, 然后采用DFT(离散傅里叶变换)进行多步插值计算, 降低了计算复杂度。在一个28 GBaud的QPSK(正交相移键控)仿真系统中进行了仿真验证, 结果表明, 与最新报道的LS(最小二乘)算法相比, 该文所提算法可以大大降低现有算法的复杂度。

对一种移除调制相位信息的算法进行了进一步研究, 使其适用于更高阶调制格式的相干系统。该算法对接收到的复数信号的实部和虚部分别采用绝对值操作, 移除调制的相位信息。通过对28 GBaud的64QAM(64阶正交幅度调制)相干系统进行仿真, 来研究该算法在64QAM系统中的性能。仿真结果表明, 该算法无需乘法器, 而且在频偏估计中的性能与传统的M次幂运算的性能接近。因此, 该算法相比M次幂运算在性能不变的情况下, 降低了算法的复杂度。

为了解决随路遥泵系统采用传统二阶泵浦方式时出现自激的问题,提出了基于滤波隔离技术的降低多径干扰方案和基于混合型光纤技术的降低非线性系数方案.滤波隔离技术通过将滤波隔离单元放置于光纤线路中来有效改善多径干扰现象;混合型光纤技术通过采用大的有效面积光纤和普通光纤混合结构降低非线性效应.理论分析表明减少泵浦光的多次反射可减弱多径干涉;增加光纤有效面积可以降低非线性系数.实验结果表明：采用由波分复用器和隔离器组成的滤波隔离单元,进入远程增益单元的泵浦功率可提高1.2 dB;采用20 km EX2000和80 km G.652混合型光纤结构,进入远程增益单元的泵浦功率可提高1 dB.该研究对降低自激影响的随路二阶泵浦的研制和应用具有一定意义.

针对特高压电网建设对超长距传输提出的更高要求，提出了新的技术方向——塔内光中继。分析了塔内光中继的理论依据并设计了技术方案，在哈密～郑州特高压直流输电光纤通信工程石城至环县段实现了我国首个塔内光中继实验工程,工程顺利开通，运行稳定，验证了塔内光中继方案的可行性。随着我国电网建设的不断发展，塔内光中继将得到更广泛的应用。