在光通信领域，激光器及其调制带宽、调制速率对无线光通信至关重要。对半导体激光器信号的调制方式主要有内调制和外调制两种。这两种调制技术具有各自的特点，适用于光纤通信中的不同领域，都是当前重要的研究热点。内调制激光器又称为直接调制激光器，因其具有高速传输以及低成本的特点，成为目前应用在第五代移动通信技术（5G）前传和数据中心中的高性价比光源。而外调制激光器不存在光源附加的Chirp，所以可以有效地克服光纤色散造成的复合二次差拍（CSB）失真。文章在回顾通信激光器及其调制技术发展历程的基础上，介绍了西安理工大学在该领域所做的工作以及取得的主要进展。针对半导体激光器发生非线性失真的内外因素进行讨论，仿真响应特性各参数、线性化补偿方法以及功率控制系统对光发射器件输出光源的作用，并分析了温度的起伏对激光器和调制器件输出功率产生的影响。采用折射率椭球基本理论和数值分析，分别在纵向和横向调制下，讨论出射光强随温度的变化趋势。结果表明，纵向调制下出射光光强随温度的变化趋势只与铌酸锂（LN）晶体折射率的变化有关；横向调制下出射光光强随温度的变化趋势不仅要受到晶体折射率的影响，还要受到晶体尺寸及其膨胀系数的影响，因此可以利用特殊尺寸的晶体来提高电光调制器的温度稳定性。

紫外光通信在激光雷达、战术通信、航空航天内部安全通讯和片上集成通信等领域有着重要应用前景。传统的紫外光通信LED光源的调制带宽窄、输出光功率低和制造工艺复杂等缺点限制了它在长距离、高速率通信和片上集成通信领域的广泛应用。实验表明，增加单个器件发光面积可提升光输出功率，但增加的器件电容对带宽提升是不利的，因此紫外光通信LED未来的重要研究方向是提升并优化带宽的同时增加器件的光功率密度。UVC Micro?LED器件有着光提取效率高、时间常数小、载流子寿命短、调制速率快及工作电流密度高等出色性能，因此在通讯领域受到科研界和工业界的广泛青睐。本文总结了紫外LED、特别是UVC Micro?LED的相关研究进展，并重点介绍了它们在光通信及其片上集成互联方面的应用。研究发现，对UVC Micro?LED及其阵列制备与性能提升加强研究，是未来提升自由空间和片上互联紫外通信系统性能的最佳解决方案之一。

为有效避免最大似然（ML）检测复杂的计算过程，根据空间脉冲位置调制（SPPM）信号的特点，将深度神经网络（DNN）与分步检测相结合，提出了一种基于深度学习的SPPM多分类检测器。在该检测器中，利用DNN建立接收信号与PPM符号间的非线性关系，并以此为准则完成在线接收PPM符号的检测，从而有效避免了对PPM符号的穷搜索检测过程。结果表明，采用本文检测器后，SPPM系统在大幅降低检测复杂度的前提下，取得了近似最优的误比特性能，同时还克服了K均值聚类（KMC）分步分类检测所出现的错误平台效应。当PPM阶数为64时，本文方法较ML检测和线性均衡DNN检测器的计算复杂度分别降低了约95.45%、33.54%。

无线光通信是指以光波作为载体在自由空间中传递信息的技术，具有带宽高、成本低和安全性高等优点。捕获、瞄准和跟踪(acquisition, pointing and tracking, APT)系统是建立无线光通信系统的前提，简单、可靠、动态性能好的APT系统可以克服由机械平台震动及外界环境变化对无线光通信系统的影响。因此，需要对APT系统进行较为深入的理论和实验研究，从而设计出一种适合无线光通信的捕获、瞄准和跟踪方法。本文分析了国内外在捕获、瞄准、跟踪方面的研究成果，同时介绍了西安理工大学在自动瞄准方面所做的工作，主要包括初始捕获系统、非共视轴控制系统、光束检测系统等方面的进展，以及1.3 km、5.2 km、10.2 km、100 km距离链路的外场实验，验证了APT系统的有效性。最后展望了无线光通信中APT的发展。

针对水下无线光通信（Underwater Optical Wireless Communication，UOWC）系统中由于低信噪比导致的接收光信号被淹没在强噪声中难以检测的问题，提出一种基于自适应随机共振（Adaptive Stochastic Resonance，ASR）的水下弱光信号检测方法。本文通过分析水下弱光信号的特点及随机共振的检测机理，引入二次采样，使随机共振可以适用于任意频率下的光信号检测。分析影响随机共振系统的参数，提出改进蚁群算法与随机共振相结合的检测方法，根据检测性能动态的调整系统参数，使系统达到最优匹配状态，实现自适应随机共振。为验证方法的有效性，搭建了基于雪崩光电二极管（Avalanche Photodiode，APD）的UOWC实验系统，实验结果表明，在信噪比SNR=-4.559 5 dB时，误码率为5×10^-4，进一步证明了基于自适应随机共振的水下弱光信号检测可以显著提高UOWC接收机的误码率性能。