提出了一种基于光纤中四波混频(FWM)效应实现对光信号的再放大和再整形的2R再生功能的方法, 分析了该方法的工作原理, 设计了一种基于光纤FWM效应实现光信号2R再生的光纤传输仿真系统。仿真结果表明, 2R再生信号良好, 系统Q值达到21.59, 验证了该方法的可行性。所设计的2R再生方案中, 泵浦光的波长与功率是影响FWM效率和2R再生性能的主要因素, 对其进行了扫参研究, 得出泵浦波长为1548nm、功率为40dBm时, 2R再生性能最优。

提出用线性增益和增益斜率分别表征多电平全光幅度再生器的放大和整形特性。利用多电平全光幅度再生器的增益斜率曲线, 可确定再生器的整形范围、最佳工作点以及可再生电平数目。重点分析了基于马赫-曾德尔干涉仪(MZI)的多电平全光幅度再生器整形特点, 其增益斜率曲线是一个余弦振荡函数, 信号振幅越小, 可再生电平数就越多。结果表明, 脉冲幅度调制信号经过MZI多电平全光幅度再生器后, 幅度噪声可得到有效抑制, 但相位抖动增加。

描述了基于数据抽运方案的光纤参量2R(再放大、再整形)再生器（FOPR）工作原理及其设计原则。从简并四波混频（FWM）抽运带宽、连续探测光波长设置以及功率转移函数（PTF）等方面对FOPR进行了仿真设计，指出FOPR中采用功率控制单元提升再生器性能的必要性。在此基础上，制作了一台全光2R再生器，并对其再生性能进行了实验测试，其PTF斜率约为1.7，消光比(ER)可提升约5 dB，实验结果与仿真设计一致。

提出了采用基于非线性光纤环形镜(NOLM)的全光2R(再放大、再整形)再生器对星间差分相移键控(DPSK)信号进行放大、整形的方案。理论推导了再生器的工作原理，给出了对信号进行放大、整形的约束条件；仿真研究了再生器的输入输出功率特性和相位特性，分析了耦合器耦合系数对功率特性的影响。结果表明，全光2R再生器对基于自差探测的DPSK系统性能具有显著的改善作用，系统误码率较未使用再生器时降低接近两个量级。

基于高非线性光纤SPM(自相位调制)效应加偏移滤波的全光再生技术，分析了级联再生器在输入脉冲宽度、光纤参数和滤波器带宽一定的情况下，输入信号功率和滤波器偏移量对输入信号幅度抖动和Q值的影响。数值仿真结果表明：优化后的输入信号功率和滤波器偏移量使得级联再生后的信号幅度抖动和寄生脉冲都得到了抑制。第2级再生后的Q值改善值比第1级再生后最大提高了2 dB。

对相位调制光通信系统进行幅度和相位的同时再生十分必要。采用半导体光放大器(SOA)作为非线性媒介,搭建一个非线性的马赫-曾德尔干涉仪作为再生器,利用SOA的增益特性,在锁相本地振荡抽运源的驱动下,实现对相位调制信号的幅度和相位的同时再生。理论推导了入射光信号经过基于SOA的再生器后的光场分布公式;讨论了不同入射信号光功率下,抽运光与信号光的相位差对信号功率增益的影响,给出了入射光的最优参数;数值仿真了带有噪声的相位调制信号再生前后的相位分布、强度分布和误码率。研究结果表明,基于SOA的光再生器有良好的再生效果。

全光3R再生(再定时、再整形、再放大)是全光通信网的核心技术之一,其中时钟恢复是再定时和再整形的基础.时钟恢复输出的时钟脉冲须具有高速、低相位噪声、高灵敏度、偏振不敏感和稳定的特点.首先介绍了3R再生的研究背景和研究现状,讨论了全光3R再生的基本原理,重点分析了3R再生中所使用的几种时钟恢复方法,并对其进行了比较.

提出一种新型40 Gb/s全光3R再生器方案。采用高精细度法布里珀罗滤波器进行时钟提取。时钟提取前,通过高稳定光源对输入信号光波长变换实现信号光波长和法布里珀罗滤波器梳状窗口对准;时钟提取后,接半导体光放大器(SOA)进一步消除时钟信号噪声。全光判决中,采用双半导体光放大器串联增大非线性性能,提高了判决门的响应速度。判决输出接窄带滤波器去除脉冲啁啾拖尾,减小码型效应。实验中,恶化40 Gb/s光脉冲信号通过全光3R再生器可以得到再生脉冲。输入恶化信号时间抖动大于5 ps,脉冲宽度大于16 ps,再生得到的信号时间抖动小于1.5 ps。再生信号相对于输入信噪比改善14 dB。连续稳定工作记录大于15 h。通过实验验证,这种全光3R再生器方案成功地实现了40 Gb/s信号的再生。

讨论了光纤克尔门再生器抑制输入光脉冲的加性噪声和脉冲中心抖动的机制,分析了再生器中各元件的配置对其抑制噪声能力的影响。指出根据通信线路中的噪声特性,适当选择克尔门中色散位移光纤长度,可以大大抑制通信系统中的噪声,提高系统通信容量。