研究了V型三能级巨型原子与一对波导手性耦合体系的单光子散射特性。V型三能级的两个跃迁分别与两个波导手性耦合，两个激发态由经典光场耦合。通过实空间哈密顿量法，得到单光子散射振幅。计算表明：通过调控经典光场强度，可以实现非互易的理想情况下效率能达到1的单光子频率转换器和分束器。光子的散射特性与光子在巨型原子与波导两个耦合点间传输积累的相位有关。通过调控相位，可以实现对入射光子频率十分敏感的单光子频率转换器和分束器。

片上光互连高带宽、低延时和低功耗的特点可以有效缓解多核处理器中电互连方式的通信瓶颈。片上光路由器是片上光网络设计中必不可少的组成部分。但随着处理器规模的逐渐增大，传统的4端口和5端口已经无法满足现有的网络密度需求。同时随着光互连网络规模的扩大，出现了通信阻塞、微环谐振器利用率低等问题。本文提出了一个8端口片上光路由器LONE，可以实现8端口之间的任意通信且不会出现阻塞。OMNET++仿真结果表明，与同规模光路由器相比，LONE提高了微环谐振器的利用率，微环谐振器的使用数量减少了41.67%以上；插入损耗降低了27.05%以上；在面积成本方面也具有一定的优势，面积开销减少了10%以上；同时LONE结构最大的特点在于结构简单，容易扩展，适应高密度的网络需求。

针对三维有源光网络路径配置时间长、光路由器插入损耗大和网络硬件开销高等问题，文章设计了自适应路由算法和无阻塞、低损耗光路由器。自适应路由算法利用XYZ确定路由算法进行端口的初次判断，再根据端口阻塞情况进行二次判断，最终选择无阻塞和距离短的端口作为节点输出端口；针对三维通信需求分别设计层内6端口和层间3端口光路由器代替7端口光路由器。实验结果表明，利用自适应路由算法进行路由计算时，路径建立过程延迟小、阻塞低, 光路由器所需波导和微环谐振器数量少、插入损耗低，平均插入损耗仅为0.88 dB，光网络硬件开销低。

文章设计了一种超小的硅基多波长路由器，它可实现光通信窗口多波长的路由功能。首先用平面波展(PWG)方法分析了这种光路由的理论及其结构特性，然后用时域有限差分(FDTD)方法数值模拟了该类器件的导光波特性及光场能量传播特性。所设计的硅基多波长路由器具有透射效率高和整体尺寸超小（总长度在20 μm左右）的特点，能同时实现1.31 、1.55和1.65 μm光波长的路由功能。

提出了半径按比例依次增大的改进型并联微环阵列,研究了其滤波信道的切换和路由方法,实现了并联微环滤波信道的灵活切换和路由。利用传输矩阵法,分析了并联微环和改进型并联微环阵列的传输特性,并采用MATLAB对改进型三微环阵列滤波信道的路由方法进行了分析。结果表明,当相邻的两个微环满足相消干涉条件时,滤波信道关闭,对应波长的光不能通过;当两个相邻微环满足相长干涉条件时,滤波信道打开,对应波长的光可以通过。设计了由4个改进型微环阵列构成的2×2路由器。

在量子通信网络中, 量子路由器因自身性能的限制, 使其能够存储转发的量子簇长度是有限的。由于量子城域网和广域网数据量庞大, 会导致大量量子簇因长度限制问题无法转发而只能以量子分组的形式进行数据传输。为了解决上述问题, 提出了一种量子簇分片传输方案, 其将不能够直接被量子路由器存储转发的量子簇, 通过分片将其分解为若干个长度较短的、能够直接被路由器存储转发的分片量子簇完成数据传输。仿真结果表明: 在数据量庞大的城域网和广域网中, 需要分片的量子簇数量多, 对于提出的量子簇分片传输方案, 与已有的量子簇数据传输方案相比, 其能够以较少的纠缠资源和较短的传输时间完成量子分组的数据传输, 具有较好的实际应用价值。

在路由信息协议(RIP)中,RIP报文都以明文的方式进行数据传输,存在被窃听、篡改和伪造的可能。为进一步提高RIP协议路由信息交换的安全性,基于量子通信的基本原理提出了 自适应量子RIP算法,实现了自治系统内路由信息的有效、安全、快速更新,并尽可能地降低了纠缠资源的消耗。仿真结果表明：与经典量子RIP算法相比, 当每一个路由器直接相连网络的数量较多,或自治系统内路由器规模增大时,提出算法能以较少的纠缠粒子资源消耗有效实现路由器路由表的自动更新。 结果表明提出算法能更好地实现RIP路由信息的安全传输。

基于传统的并联微环阵列很难实现滤波信道的切换，针对此问题，文章利用耦合谐振诱导透明（CRIT）效应的频谱特性设计了一种新型2×2路由器。首先，使用传输矩阵法仿真并分析了产生CRIT效应的相长干涉和相消干涉条件，并对产生的两个CRIT信道进行控制；然后，设计了新型路由器并研究了传输系数与微环半径差对路由器性能的影响。研究证明：通过设置相干长度可以灵活控制相邻双环的CRIT信道；增大微环半径差可以扩大路由器带宽。所设计的路由器基本满足波长交换和路由的稳定可靠、灵活度高和抗干扰能力强等要求。

设计并制作了一种全集成的基于波长路由的光真延时（OTTD）模块。该模块由两个相同的通道间隔为1.6 nm的16×16阵列波导光栅路由器（AWGR）与一组波导延时线阵级联而成。测试结果表明该模块性能优异，工作波长通道间串扰小于-27 dB，光纤端到端峰值波长的插入损耗约为12 dB。采用矢量网络分析仪测试得到延时线阵提供的光延时步长为(6.24±0.4) ps。该模块中两个阵列波导光栅路由器及延时线阵均被集成在一块硅基片之上，并且都由二氧化硅(SiO2)波导制作而成，整个器件尺寸为3.5 cm×3.5 cm。

将路由器虚拟化技术应用于SDN(软件自定义网络)中, 既可以实现SDN对传统电信流量的正常转发, 还可以补充当前SDN技术对路由功能支持的不足。在SDN控制器中, 扩展南向接口对虚拟路由器的管理和控制, 并对路由表和流表进行转换, 进而控制虚拟路由器或Openflow交换机的数据转发功能, 可以弥补当前SDN控制器对路由功能支持的不足, 并实现SDN流量和传统电信流量的兼容转发。文章在研究虚拟路由器和SDN控制器转发功能的基础上, 提出了一种SDN平台的设计方法和系统, 并实现了该平台的基本路由功能, 最后对系统调试和评测进行了分析。结果表明, 该平台具有通用性和灵活性好、易于与云计算技术结合等特点。