为有效地提高片上光交换网络的交换容量及规模，提出了一种基于波长和模式混合复用的无阻塞片上光交换网络架构。首先设计了基于微环谐振器的波长和模式混合复用的2×2光开关，并采用Benes拓扑互连成大规模无阻塞的交换网络。此外，通过设计波长和模式选择及复用模块，使所有节点间能够并行传输数据，并支持多播通信。为了验证所提观点，利用Ansys Lumerical 仿真平台模拟了一个支持2种模式和4种波长混合复用的16×16光交换网络。仿真验证了所提交换网络能够实现所有节点间多维复用信号的并行数据交换，且16×16网络的最大插入损耗小于2.1 dB，模间串扰小于-18.4 dB，网络最大和最小插入损耗差值小于0.5 dB，证明该交换网络具有良好的公平性。最后将所提结构与传统的基于单波长单模式以及多波长单模式的光交换网络进行对比，证明了所提结构可以在不增加波长成本的情况下提升交换网络的容量及节点的规模。

为解决量子网络中组播通信的路径选择与建立问题，提升量子组播网络的通信性能，提出一种适用于超纠缠中继量子网络的组播路由策略。为确保组播通信中量子克隆的保真度，网络采用菱形结构，通过量子克隆机对单光子偏振-空间模量子态进行克隆，并综合考虑量子超纠缠资源数、跳数、克隆态保真度等因素，基于Steiner树的优化算法生成组播树。路由选择完成后，采用并行超纠缠交换方法建立远程用户间的组播量子信道。理论分析与仿真结果表明，在组播通信过程中随着目的节点数量的增多，基于超纠缠中继的量子组播网络路由策略可获得较高保真度的组播树，当中继节点数量增多时，采用并行超纠缠交换建立量子信道的时延低于传统串行纠缠交换的时延，量子态的传输速率较快。因此，基于超纠缠中继的量子组播网络路由策略具有高保真度、低时延等优势。

理论分析和模拟仿真了双单边带离散多音频(Twin-SSB-DMT)信号经全光波长变换(AOWC)实现的多路传输。从理论方面研究双单边带信号的产生原理, 并对转换光与原始信号光之间的关系进行了分析。通过设置推挽式调制器双臂射频信号, 得到左单边带为离散多音频-正交幅度调制(DMT-4QAM)、右单边带为DMT-16QAM的双单边带信号。传输速率为20 Gbit·s-1的双单边带信号经过半导体光放大器中四波混频效应产生了1~8路高质量的转换光, 且转换光携带原始信号光数据, 从而实现高阶信号的多播传输。模拟结果表明: 双单边带DMT信号在低成本下提高了频谱效率和波长带宽的利用率, 改善了整个AOWC系统的性能。从星座图和误码率曲线可以看出, 接收端可对8路偏振不敏感的多播信号实现无串扰直接接收, 信噪比代价低, 进而有利于实现高质量的多播系统。

生存性是WDM(波分复用)光网络的核心技术之一, 对多播业务而言, IpC(智能P圈保护)是一种具有快速、高效等特点的保护算法。文章提出一种EIpC(增强型智能P圈)保护方案, 包括分段和路径IpC算法, 分段和路径IpC算法分别为每个分段和路径寻找新的P圈。理论分析和仿真结果表明, 路径IpC在资源利用率、P圈构造个数以及圈平均覆盖度等方面最优, 分段IpC次之, 传统(链路)IpC最低。在先验效率方面, 链路IpC最优, 分段IpC次之, 路径IpC最低。

针对存在物理损伤约束的生存性组播网络中的能耗问题, 提出了一种基于物理损伤的组播节能保护算法。该算法通过修改工作、保护链路的能耗代价, 优化工作、保护路径选择, 再进行物理损伤约束判断, 在工作、保护路径满足物理损伤约束的条件下实现网络能耗最小化。仿真结果表明, 该算法在满足物理损伤约束的条件下, 可以降低网络能耗。

We experimentally demonstrate multichannel wavelength multicasting for two nonreturn-to-zero quadrature phase-shift keying (NRZ-QPSK) channels based on four-wave mixing (FWM) in semiconductor optical amplifier (SOA). Through the interaction with the two pumps in SOA, the input two 25 Gb/s NRZ-QPSK channels are successfully simultaneously multicast to five and two new wavelengths, respectively. All the multicast channels are with a power penalty less than 2.5 dB at a bit error rate (BER) of 10-3. A characterization of the system performance using conversion efficiency and BER as figures-of-merit in terms of pump and signal powers is also presented. The results indicate that the pump and signal powers can be optimized to eliminate the introduced deleterious nonlinear components. The wavelengths of the two NRZ-QPSK channels and the two pumps need to be specified to avoid the crosstalk induced by high-order FWM.

智能光网络技术和P2MP(点对多点)技术的融合将能够极大地促进光组播业务的发展。文章针对多层多域光网络中的P2MP业务, 提出了一种MDMPH(基于分层PCE(路径计算元素)的多域最小代价路径启发式)算法, 并进行了仿真分析。与传统的PDB(基于逐域路径)算法、E-BRPC(基于扩展的反向回溯)算法以及CTB(基于核心树)算法相比, MDMPH算法能够计算出代价更小的P2MP路径树。

在面向多播业务的以太无源光网络中引入光网络单元混合休眠模式,提出面向多播业务的节能算法和改进的面向多播业务的节能算法,使光网络单元空闲组件能够得到充分休眠,并通过约束条件降低光网络单元的唤醒次数,从而降低光网络单元能耗.改进的面向多播业务的算法与面向多播业务的算法相比,增加了光网络单元唤醒的约束条件,进一步降低了光网络单元的唤醒次数.仿真结果表明,与现有算法相比,所提算法在保证数据包时延的前提下更加节能.改进的面向多播业务的算法节能效果优于面向多播业务的算法,表明增加的约束条件有助于降低光网络单元的唤醒次数和能耗.

传统的网络编解码算法需要进行线性运算，只适合在电域中实现。而当前全光器件的发展已经能够实现逻辑运算和移位操作。为了将网络编码引入到全光组播网络当中，文章研究了生成网络编码组播树的算法，以及适合于光网络编码的编码向量选取方法，并对所提出的算法进行了仿真分析。结果表明，将网络编码应用于全光组播中能够显著提高组播性能。