奇点光束包括基于相位奇点的轨道角动量(OAM)光束和基于偏振奇点的柱矢量光束(CVB)。OAM光束和CVB都具有正交性，可以作为空分复用的模式应用于光通信中，为光束复用提供一个新的自由度，大幅度地提高光通信系统的容量，在光通信中具有广泛的应用前景。文章首先介绍了OAM光束和CVB的数学描述和物理特性，然后重点综述了其产生和检测方法以及在自由空间光通信和光纤通信中的研究进展，比较了OAM光束和CVB在光通信应用中各自的优势与不足之处。最后，探讨了奇点光束复用光通信的应用方向和发展趋势。

使用分布式反馈(DFB)激光器对法布里-珀罗(F-P)激光器进行单模注入锁定。通过改变F-P激光器的偏置电流,DFB激光器的输出功率以及两激光器间的波长失谐量,对注入锁定F-P激光器的光谱特性、功率特性以及频率响应特性进行实验分析,找出影响注入锁定F-P激光器稳定性的因素,并测量注入锁定F-P激光器的稳定锁定区; 通过优化注入条件实现F-P激光器的高边模抑制比(SMSR)输出,最高可达55 dB; 通过与自由运转F-P激光器比较,发现注入锁定可以明显抑制半导体激光器在高频调制下光谱的展宽。注入锁定后F-P激光器的3 dB调制带宽接近14 GHz。实验结果表明,通过合理设计光注入条件,注入锁定技术可以明显改善F-P激光器的光谱特性以及高频响应特性,并在高速光纤通信领域中得到广泛应用。

提出了一种基于Gires-Tournois腔的非对称型光学交错梳状滤波器。理论上,通过调整两个波片的偏振延迟和Gires-Tournois腔的反射率,可以获得任意光谱带宽比的非对称型交错梳状滤波器件。分别对输出带宽比M=1∶3和M=1∶7的非对称型交错梳状滤波器的输出进行了数值模拟,确定两个波片的延迟和Gires-Tournois腔的反射率。分别设计和研制出了输出光谱带宽比M=1∶3和M=1∶7的器件,其中M=1∶3器件的两个输出通道的3 dB带宽分别为0.385 nm和1.161 nm, 比值为M=1∶3.02,M=1∶7器件的两个输出通道的3 dB带宽分别为0.191 nm和1.331 nm比值M=1∶6.75。实验结果(光谱带宽比)与设计要求基本符合。

将打靶法和龙格库塔法两种数值计算方法相结合，对反向抽运光纤喇曼放大器中信号光和抽运光相互作用的耦合微分方程进行数值求解．在分别选取不同参量且取不同值的条件下，详细分析了光纤长度、初始信号光功率、初始抽运光功率、光纤有效面积、喇曼增益系数及光纤对信号光与抽运光的损耗等参量对增益的影响，最后提出了有效提高增益的方法．

星地激光通信中,发射机对准误差及大气湍流会引起接收信号衰落,对带前置光放大的阵列接收机,分析了分布式接收阵列的抗衰落性能。研究表明,分布式接收阵列对发射机对准误差引起的衰落具有一定抑制作用,阵列中各子接收孔径之间的距离可根据发射机对准误差及湍流的强弱进行优化设计。与传统式阵列相比,分布式阵列可以采用更窄的发射光束宽度,降低对发射功率的要求。分布式阵列的另一个重要特性还在于：当实际发射机对准误差标准差大于设计值时,通过调整阵列各子接收孔径之间的距离,可以在很大程度上降低发射机对准误差引起的功率损失。

在单级调制器产生非归零码(NRZ)基础上，分析了利用双级调制器产生归零码(RZ)以及载波抑制归零码(CSRZ)的方法和特点。对非归零码，归零码和载波抑制归零码在以掺铒光纤放大器(EDFA)为单一的功率放大、以啁啾光纤光栅(CFBG)为色散补偿器的10 Gb/s系统中的传输性能进行了计算机仿真并比较这三种调制码型的传输特性。同时在实际的2560 km G.652光纤链路上利用上述三种调制格式以点对点形式进行了8×10 Gb/s传输实验，通过适当控制线路的功率分配以及合理安排系统的色散补偿，实现了三种调制格式的无电中继条件下的零误码传输。计算机仿真和实际实验结果进一步表明，载波抑制归零码的采用有利于优化系统的传输性能，降低传输代价，载波抑制归零码在上述配置的实际传输系统中无误码传输2560 km功率代价仅为2.5 dB。

采用一种新的全光纤连接的半导体激光器光调制技术,实现了对高速半导体激光器固有响应的直接测量。利用速率方程能够对光调制的动态响应过程进行准确的描述。基于对抽运源和探测器的频率响应对光调制数据准确性影响的分析,通过将网络分析仪校正到同轴端,然后用直接扣除法和相互扣除法,在网络分析仪外部对测量数据进行了修正。两种修正方法得到了一致的结果,并且同已有的理论和实验结果相符合。改进后的光调制技术和两种修正数据的方法不但提高了数据的精确性,而且扩展了测量的频率范围。

按晶体波片的快轴与水平方向成0°、45°、0°、45°顺序排列构造四波片偏振控制器。固定各波片的快慢轴,利用模拟退火算法进行反馈控制,通过改变各波片的相位得到所需的偏振态。仿真结果说明,利用模拟退火算法进行负反馈控制,其收敛速度较快,收敛后光强波动小于2%;该控制器能在各波片相移范围限制在0～2π情况下实现偏振态的无端控制。为消除可能出现的复位死角,在模拟退火算法基础上加入强制无端复位方法,复位过程稳定。控制过程中该控制器各波片的相移步长可变,但寻优过程中最大步长不超过3.36°,强制复位过程中最大步长不超过18°,因此控制电压的变化平缓。

对40 Gb/s光纤通信中归零码和非归零码光脉冲的偏振度随二阶偏振模色散的变化规律进行了数值模拟,结果表明由于二阶偏振模色散的影响,偏振度的变化趋势呈现出震荡性,二阶偏振模色散对归零码的偏振度要比非归零码的偏振度影响明显;同时搭建了偏振模色散补偿系统,对系统进行数值模拟和实验所得到的结果都表明,以偏振度作为反馈信号,采用粒子群优化算法作搜索算法能够有效地对归零码和非归零码系统的一阶及高阶偏振模色散进行自适应补偿。

用精密扫描掩模法写入宽阻带啁啾光纤光栅,掩模板背面两端各10％长度处镀有按4阶高斯函数透过率的膜,写入的啁啾光栅的时延纹波最大值为20 ps。为减少写入光纤光栅的偏振模色散,研制了新的低偏振模色散光纤光栅补偿写入法。采用补偿写入法前的平均微分群时延为9.1406 ps;采用补偿写入法后的平均微分群时延为0.1521 ps。并利用低偏振模色散光纤光栅对40 Gb/s光时分复用系统在普通G.652光纤传输122 km的色散进行了补偿实验,功率代价为1.5 dB。