基于两个具有平行结构的电光时延反馈环，本文设计了一种电光强度混沌通信系统。通过混沌注入混沌的方式来产生更加复杂的混沌波形，增强混沌复杂程度以及通信系统的保密性。在本次设计中，采用MATLAB与OptiSystem协同的方式来对该系统进行仿真，解决了OptiSystem不能模拟光学反馈环路的问题。由OptiSystem中成熟的激光器和二进制序列生成模块为系统提供能量与输入信号，由MATLAB程序实现电光时延反馈环，并在OptiSystem中完成信号在光纤链路中的传输。文章介绍了如何利用MATLAB与OptiSystem实现混沌系统的协同仿真，并通过数值模拟表明，提出的用于模拟光学反馈环路的方法具有可行性，设计的混沌系统的性能与理论值吻合，证明了该混沌生成方式的可行性。

由于单个泵浦源的喇曼光纤放大器(RFA)输出增益不平坦且增益较低, 导致光纤通信系统的性能变差, 设计了一个正向三泵结构的RFA。围绕合适的泵浦个数、泵浦波长和泵浦功率对RFA输出增益的影响, 并结合OptiSystem软件对L波段RFA的增益进行优化设计与仿真分析。仿真结果表明: 所设计的RFA实现了在L波段大于10 dB的增益且较为平坦, 最大增益为18.9 dB, 最大噪声系数为8.0 dB。

提出了基于级联马赫 -曾德尔调制器( Mach-Zehnder Modulators, MZMs)的宽带微波光子下变频方法, 并且通过该方法产生的中频信号( Intermediate Frequency, IF)得到被探测目标的距离信息。在该方案中, 通过控制 MZM的工作偏置点和调制指数来实现线性调频( Linear Frequency Modulation, LFM)信号的倍频处理。倍频后的 LFM信号通过电延时进行传输来模拟被探测目标的返回信号。同时, 通过 MZM调制被延迟后的光边带信号。然后, 通过低通滤波器得到带有目标距离信息的中频信号。通过模拟仿真实现了中心频率分别为 10. 8, 21. 8, 32. 4 GHz的二倍、四倍、六倍频信号, 其信号带宽分别为 2. 7, 5. 6, 8. 4 GHz。随着电延时的增加, IF频率值呈线性减小。该方法灵活性高、精度高, 易于实现, 在雷达系统的宽带成像系统中具有很大的应用潜力。

为实现光信号的有效传输, 研究了DCF(色散补偿光纤)和FBG(光纤布拉格光栅)的基本原理, 利用Optisystem软件对基于RZ(归零)码调制格式的单信道传输系统中的两种色散补偿方法进行仿真, 分别比较了前置补偿和后置补偿的色散补偿性能, 并在此基础上提出了FBG中间色散补偿。仿真结果表明, 采用FBG中间色散补偿后系统的Q值均高于另外两种色散补偿方式。进一步采用中间补偿的级联FBG模块作为波分复用系统的色散补偿器件, 利用Optisystem软件对此补偿方法进行仿真, 结果表明, 该方法在长距离传输时仍能保持良好的补偿效果。

为了研究高带宽利用率和大容量的光分组交换系统, 对载波抑制调制原理进行理论分析,提出了一种载波抑制调制光标签的方案, 并对基于载波抑制调制的光标签系统进行了仿真分析和实验研究。结果表明, 载波抑制光标签的中心载波抑制比达到21.3dB;在622Mbit/s和1.25Gbit/s的标签调制速率下, 系统传输距离超过40km时, 依然能保持低于10-10的误比特率;以误比特率10-10为标准, 在传输距离为40km时, 两种标签调制速率的功率代价分别为1.7dB和1.9dB。此结果说明载波抑制光标签在光分组交换系统中具有串扰小、功率代价低等特点, 信号质量好, 适合远距离传输。

针对光载无线通信系统中并联双驱动马赫-曾德尔调制器(MZM)的四倍频方案产生功率周期性衰落效应,以及传输距离短的不足,提出了一种改进的抑制双边带调制产生光毫米波方案。首先在并联MZM后用波分复用(WDM)分离抑制双边带信号的两个边带,将基带信号调制到下边带,再与未调信号耦合后产生光毫米波,最后传输至加入前置补偿的光纤链路中。用optisystem7.0软件对改进方案进行了仿真,结果表明用此类结构不仅能得到高纯度的四倍频光毫米波,还可以消除上述的效应,实现了更长距离、更佳性能的传输。

WDMPON作为下一代PON技术，能充分利用光纤丰富的带宽资源来满足不断增加的高带宽网络应用业务的需求。文章在简要介绍WDMPON工作原理的基础上，重点分析了基于反射式半导体光放大器（RSOA）再调制技术的WDMPON系统结构，并利用光通信仿真软件Optisystem对该系统进行仿真，验证了该系统的可靠性。最后提出了WDMPON的应用前景。

构建了非归零码、归零码、载波抑制归零码、光双二进制码、改进的双二进制归零码等五种光强度调制格式在40Gb/s系统中的单信道传输模型，并采用OptiSystem7.0软件对其进行了仿真。分析比较了这五种调制格式的光谱图和眼图在非线性容限、色散容限、传输距离方面的优缺点，总结了它们的基本性能及应用场合。结果表明，MDRZ具有非线性容忍度最高、频谱效率高、色散容忍度较高及传输距离较远等特点，是高速光纤通信系统中很有潜力的调制格式。

文章基于半导体光放大器(SOA)中的交叉增益调制(XGM)效应，提出一种全光译码器的实现方案。该方案具有XGM效应本身的优点，如效率高、工作波长范围宽、逻辑运算只与输入光功率有关、不需要进行精确的相位控制和对偏振不敏感等。分析了该方案的工作原理，并使用OptiSystem软件对这种全光译码器进行了仿真。最后分析了全光译码器的输出功率和输出消光比与输入泵浦光功率、探测光功率之间的关系。