提出一种用于密集波分复用系统的光子晶体光分插复用器，该器件为由一个光子晶体Aubry-André-Harper（AAH）谐振腔、一个光子晶体AAH反射腔以及两个光子晶体波导组成的三端口反射腔型光分插复用器。基于耦合模理论建立该结构模型，推导理论谱线并分析决定其传输性能的关键参数，根据理论结果指导基于三维时域有限差分法的仿真设计，得出器件的性能参数。仿真结果表明，该器件可以在1556.2 nm和1555.4 nm的工作波长下实现光波的上/下载功能。光子晶体AAH反射腔和锥形结构减小了光波在主波导上的泄漏和端口处的模式失配损耗，使得插入损耗与各端口串扰分别小于0.51 dB和-29.54 dB。所使用的AAH腔具有高Q值的特性，输出谱线的线宽仅为0.2 nm，尺寸仅为 19.35μm×13.33μm。该器件结构紧凑且简单，支持双信道分插复用，易扩展信道，可应用于密集波分复用/解复用器件，在大规模集成的高容量光通信系统领域中具有重要的应用价值。

采用一种具有中心凹陷的三角芯＋环型的折射率剖面设计，利用外部气相沉积(OVD)工艺制备了新型非零色散位移G.655.D光纤。实验结果表明：在1550 nm和1625 nm波长处，光纤的衰减值分别为0.195 dB/km和0.203 dB/km，截止波长为1200 nm；将光纤绕在半径为25 mm的圆柱体上100圈，此时其在1550 nm和1625 nm波长处的宏弯损耗值分别低于0.027 dB和0.045 dB；该光纤在1530～1625 nm波段的色散为1.6～9.5 ps/(nm·km)，尤其是在1550 nm波长处，其有效面积达到72 μm²，比常规G.653光纤大1.4倍。通过这种设计和方法制备的光纤可以实现零色散波长的平移，获得良好的纵向色散均匀性、较低的弯曲损耗以及较大的有效面积，适用于1530～1625 nm波段的密集波分复用应用，在长距离光纤通信中对四波混频(FWM)、交叉相位调制(XPM)等非线性效应具有较好的抑制作用，可以减少色散管理成本，具有非常重要的应用价值。

超密集波分复用无源光网络凭借其信道间隔仅为几个GHz、功率预算高达几十dB等优越性能，可以实现用户数目和传输容量的大幅提升。从频谱效率提高、相干接收机简化、光子集成器件应用、数字信号处理优化等关键研究方向出发，简述了国内外关于超密集波分复用无源光网络相关研究的最新进展情况，探讨了其未来可能的研究方向和发展趋势。

为提高系统容量和光纤的利用率, 降低网络建设成本, 提出了基于密集波分复用(DWDM)技术的量子经典融合通信系统。为消除或降低系统中经典信号对量子信号的影响, 设计一种非等间隔波长选取方法和采用光隔离器分别处理融合系统中的四波混频噪声和喇曼散射噪声。仿真结果表明: 经过噪声处理后, 量子经典融合通信系统中的因四波混频和喇曼散射噪声导致的量子误码率(QBER)下降约33.3%。

线路侧光模块CFP2-DCO在4G/5G网络建设中具有重要而广泛的应用, 而光信噪比(OSNR)指标是评估其性能的重要参数。光纤通信系统中的偏振模色散(PMD)及色度色散(CD)的干扰, 对OSNR性能有重要的影响, PMD及CD的干扰对系统OSNR造成的劣化即为PMD、CD的OSNR代价。探讨了OSNR的不同测试方法, 并针对通信设备制造商在实验室对OSNR进行测试的需求, 搭建了一种OSNR及PMD、CD干扰代价的自动化测试平台。利用该平台对CFP2-DCO的OSNR及PMD、CD的OSNR代价进行了测试, 并进一步测试得到叠加PMD、CD干扰后的OSNR代价及PMD、CD与OSNR的关系曲线。测试结果表明: PMD、CD的干扰越大, 通信系统对OSNR的要求越高, 因此应尽量降低系统的PMD、CD干扰, 从而可以优化系统性能, 提高通信质量。

为提高光纤通信系统的频谱利用率,搭建了八进制幅度差分相移键控(8APSK)和八进制差分相移键控(D8PSK)密集波分复用(DWDM)系统。仿真结果表明：当探测信道为8APSK,最佳入射平均光功率随其幅 度调制指数的增大而明显变大。不管是8APSK还是D8PSK调制,入射平均光功率取最佳值时,四波混频噪声对系统性能的影响并不大。然而当其超过最佳值,四波混频噪声随入射平均光功率的增加对系统性能的影响快速增加。对于 所讨论的DWDM系统,幅度调制指数优化的8APSK信号传输性能明显优于D8PSK,因为前者对总的非线性效应有更好的容忍度。

针对目前高速率信息传输的迫切需求, 设计并实验了两路数字信号密集波分复用(DWDM)的大气激光通信结构。两路激光波长分别为1 539.76 nm和1 540.55 nm, 采用强度调制, 光信号经复用和放大后, 由光学天线发射, 经1 km大气信道传输, 在接收端对光谱、波形和眼图进行了测量。实验结果显示, 在弱湍流情况下, 实现了两路光信号的解复用, 并得到了较为清晰的波形图和眼图。两路数字信号的传输速率为20 Gbit/s时, Q因子仍达到5以上。

设计了一种基于MEMS技术的可调谐光学滤波器, 它通过光栅将输入的宽带光信号色散展开, 以一个MEMS扭镜选择将对应滤波器通带的光信号反射至输出端, 从而实现光学滤波和波长调谐功能。滤波器的输入端采用单模光纤, 输出端采用多模或者少模光纤, 可以实现窄带且平顶的通带特性。经过参数优化, 仿真分析得结果显示, 采用多模/少摸光纤输出的两种滤波器, 其0.5 dB和25 dB带宽分别为0.95 nm/0.29 nm和1.39 nm/0.69 nm, 分别满足100 GHz和50 GHz信道间隔的DWDM系统要求。由于输出端采用多模或者少摸光纤, 从该滤波器输出的光信号不能继续在单模光纤中传输, 只能由光探测器接收, 因此该滤波器一般应用于全光网络节点中的下载端口。

结合悬臂梁调谐技术与波登管压敏结构，设计实现了光纤光栅压力传感器。提出了一种新型的利用波长解调算法与50 GHz 密集波分复用器相结合的技术来确定窄带反射光谱在信道中的准确位置。结果表明，在0~6 MPa 的测量范围内，压力测量的相对误差为0.5%，波长分辨力δλ 近似为0.1 pm，传感器解调灵敏度达到3×10³ nW/MPa。