为提高光纤的传输容量, 并获得更佳的传输性能, 设计了一种三层沟槽辅助的低串扰大模场面积的同质六芯光纤, 该结构将多芯光纤的每个纤芯用三层低折射率的沟槽包裹, 并在包层中添加隔板结构。通过COMSOL、Rsoft软件进行仿真, 就纤芯半径、包层折射率、沟槽深度、沟槽宽度对芯间串扰和模场面积的影响进行了研究。结果表明, 在波长为1550nm、纤芯折射率为1.4457、光纤半径为40μm的条件下, 该结构光纤的芯间串扰可以达到-55.429dB, 模场面积可以达到305.061μm2。采用这种结构的多芯光纤可以获得较低芯间串扰并获得大模场面积。

为了进一步降低系统成本，提高传输性能，提出了一种上、下行传输链路都采用幅度调制实现光载波重用的新方法。介绍了该方法的原理，采用Optisystem软件验证了其可行性。仿真结果表明：当下行传输数据“0”码幅值为1.4 V，光分束器的分光比为5∶5，调制器的消光比为5.2 dB时，系统的性能最优。

开展了光纤预警系统在实时监控振动信号时受到土壤温度影响的理论分析和实验研究。以基于后向瑞利散射的分布式光纤传感系统为基础, 土壤振动分析采用弹性半空间理论, 并与光纤传感理论相结合, 解释了温度对光纤预警系统中土壤振动信号的影响, 建立并分析了理论模型。通过对1.2km光纤预警系统的现场实验, 采集了在温度改变时土壤振动信号的变化。实验表明, 土壤振动信号的峰值光功率随温度上升增大, 说明了光纤预警系统中的振动信号会受土壤环境的影响。

BOTDA布里渊背向散射光谱数据表现为洛伦兹型曲线,对不同的单模光纤和多模光纤会生成不同的波峰个数,单模光纤中的布里渊背向散射光谱表现为单个波峰,采用非线性最小二乘法对单峰进行拟合,采用高斯-牛顿迭代法求最小二乘解。迭代运算的效率取决于初始值的精度,当误差较大时,迭代次数会增加,甚至无法收敛。采用传统法和定积分法分别获取某一初始值。实验结果表明,在满足同等精度的条件下,定积分法能降低迭代次数,对布里渊背向散射光谱的单峰拟合具有较好的效果。

为了解决随路遥泵系统采用传统二阶泵浦方式时出现自激的问题,提出了基于滤波隔离技术的降低多径干扰方案和基于混合型光纤技术的降低非线性系数方案.滤波隔离技术通过将滤波隔离单元放置于光纤线路中来有效改善多径干扰现象;混合型光纤技术通过采用大的有效面积光纤和普通光纤混合结构降低非线性效应.理论分析表明减少泵浦光的多次反射可减弱多径干涉;增加光纤有效面积可以降低非线性系数.实验结果表明：采用由波分复用器和隔离器组成的滤波隔离单元,进入远程增益单元的泵浦功率可提高1.2 dB;采用20 km EX2000和80 km G.652混合型光纤结构,进入远程增益单元的泵浦功率可提高1 dB.该研究对降低自激影响的随路二阶泵浦的研制和应用具有一定意义.

对于配用电光通信网中无源光网络多层级、多节点网络规划问题, 首次提出采用基本遗传算法实现多层级的循环继承的层叠遗传算法。其采用外层分光网络继承内层网络基因用于本层网络的适应度函数选择, 该算法解决了多层级无源光(PON)网络各层级分光优化的问题, 并且通过仿真证明了其可行性, 实现了四层级网络星形结构拓扑优化。优化后的网络获得了最优的星形网络拓扑和通信建设成本的降低。

光纤喇曼放大器(FRA)系统中的偏振相关增益(PDG)降低光纤通信系统的传输性能, 因此研究FRA系统中PDG的特性和如何降低FRA系统中的PDG成为FRA系统应用中的一项重要内容。论述了FRA的基本原理, 总结了有关PDG的理论研究和实验研究, 详细分析了降低FRA中偏振相关增益的几种方法, 对FRA偏振相关增益的进一步研究方向进行了展望。

隧道二次衬砌性能劣化是影响隧道健康运营的主要病害, 利用光纤通信技术对二次衬砌进行结构安全性分析, 是保证隧道工程健康运营的重要手段。以埋入式光纤Bragg光栅应变传感器对田心隧道二次衬砌监测的实际数据为依据, 选择最佳的典型函数模型对隧道的监测数据进行非线性回归分析, 得出能够反映应变发展变化趋势的回归曲线, 预测支护结构(监测点)的应变趋势, 判断支护效果, 对隧道支护结构当前的和最终的稳定性进行分析, 从而实现对隧道结构部的稳定性判断。

利用光纤准直器的特殊分布, 设计出了一种新型的离轴双向传输旋转结构。该光纤旋转连接器具有两个可绕一共轴相互独立旋转的部件, 在一个旋转部件上离旋转轴等距处安装四个光纤准直器, 在另一个旋转部件上安装两个光纤准直器, 两部件上的光纤准直器在旋转过程中始终保持光耦合, 从而实现了光信号能在旋转过程中不间断的双向传输。通过分析从光纤准直器出射的光斑功率分布和系统旋转的损耗值, 在进一步提升机械性能和光耦合效率的基础上, 实现了高质量的图像和视频信号传输。实验结果表明, 在旋转部件间距小于500mm和转速小于120r/min的条件下, 系统满足1.25Gbit/s的高速率光信号的稳定传输。