为消除光时分/码分多址等光数字通信系统中的多址干扰(MAI)噪声，提出了一种新型的基于分布反馈式(DFB)激光器腔内的交叉增益调制(XGM)效应全光阈值判决技术。通过将光数字脉冲信号注入DFB激光器，激光器内部出现XGM效应，使用光带通滤波器(OBPF)滤出XGM效应产生的新光谱即可消除信号中的MAI噪声，从而提高数字信号的接收性能。

比较了蓝光LED和LD的辐射量子效率随电流密度变化的趋势。LED在低电流密度时具有很高的辐射量子效率, 并且在电流密度为24.4A/cm2时达到了峰值效率, 随着电流密度的增大, 其量子效率会急剧下降; LD在电流密度低于出光阈值时辐射量子效率为零, 待达到出光阈值后迅速上升并在电流密度为4.85×103A/cm2时超越LED。分析表明, LED效率骤减是由于自身的发光机理限制了辐射速率的提升; LD受激辐射发光机理恰好弥补了LED的不足, 其辐射量子效率受非辐射复合速率的影响较小。结果表明, LD具有高电流密度下高辐射量子效率的特性。

基于非线性光纤环形腔镜(NOLM)及光子晶体光纤(PCF)的自相位调制效应(SPM)，实现了一种适用于光子神经元的全光阈值器。所使用的PCF 非线性系数为16.98 (W·km)-1，同时在NOLM 中引入可调隔离器。PCF 及可调隔离器的使用，缩短了NOLM 的腔长，同时降低了阈值器对输入光功率的要求。该全光阈值器对光信号的消光比可提高6 dB 以上。由于全光阈值器中所有的组成器件均为无源光器件，因此能够处理高速率光信号。该全光阈值器在其他光通信系统中也具有广阔的应用前景。

光阈值器件是多用户光码分多址(OCDMA)系统接收机中抑制基底噪声和互相关旁瓣峰的重要部件。非线性光环镜(NOLM)是实现光阈值的一种有效方法。对基于高非线性光纤(HNLF)NOLM的阈值特性进行了实验研究及数据分析，提出利用改变抽运脉冲占空比分析阈值特性的方法，实验发现抽运脉冲占空比D为1/25时出现阈值点，阈值功率为3.75 W。讨论了抽运光与信号光的波长间隔对NOLM输出信号的影响，得出阈值点处的最优波长间隔为5.8 nm，脉冲压缩量为114.47 ps。实验搭建了接收机阈值系统，眼图分析表明该系统能较好地抑制噪声。

介绍了光码分多址(OCDMA)系统的相关进展。论述了基于光纤光栅的二维非相干OCDMA系统和相干OCDMA系统编解码器, 分别采用光纤光栅阵列和超结构光纤光栅作为编解码器, 有可能应用于实用系统。并分析了新出现的等效相移超结构光纤光栅制作技术, 该技术只需采用亚微米精度的制作工艺, 可大幅降低编解码器的制作成本。重点讨论了非线性光学环镜、色散平坦光纤、周期极化铌酸锂波导三种光阈值器件的工作原理及性能对比。光阈值器件可起到压缩解码信号脉宽, 消除多址干扰, 优化检测性能, 提高误码率(BER)性能的作用。相干OCDMA系统能实现超长的多极性光学码, 而二维非相干OCDMA系统重构性好, 可调谐, 使得这两种系统方案将有潜力应用在未来宽带接入网中。

提出了一种基于光阈值门的全光缓存方案,采用两个非对称的SOA环形腔激光器耦合构成光阈值门,其输出光可以在两种波长上切换,可控制波长转换器实现光包路由,从而将需缓存的数据包路由到缓存端口,避免了复杂的包头处理.建立了光阈值门的理论模型,对10 Gbit/s的光阈值门的动态特性进行了数值模拟和实验研究,实验结果和理论计算结果相符合,实验也表明光阈值门两种输出状态的消光比可达30dB.