针对在光接入网中传统相干接收机存在成本高、算法处理复杂的问题，提出一种低成本的简化相干接收机(SCR)信号处理方法。发送端使用四电平脉冲幅度调制(PAM4)高阶码型进行信号调制，接收端对输出信号先后采用不平衡度补偿算法、反馈式全数字时钟恢复算法进行处理，并通过帧同步、码元判决后计算误码率。仿真及实验结果表明：所提方法在系统中有着良好性能，在输入信号光功率为-9 dBm时，系统误码率为10-4量级，低于硬判决前向纠错(HD-FEC)门限的误码率判决。

提出了一种基于相干接收机的相干光谱分析方案。采用相干接收机将待测信号与本振光进行同相和正交（IQ）混频和平衡探测，依据光外差原理计算出待测信号的功率，根据所计算出的功率与相应的本振频率之间的映射关系对待测信号的光谱进行重构。实验结果表明，当本振的扫描速率在80~200 nm/s范围时，分辨率优于12.5 MHz。所提出的光谱分析方案具备超高分辨率，可用于快速提取超密集波分复用系统精细的光谱结构。

传统的星载变频通道存在易受电磁干扰、动态范围受限、带宽瓶颈等不足, 将微波光子技术引入卫星通信系统中, 可克服电域信号变频的局限性, 提升星载变频通道的性能。文章提出了一种基于并联马赫-增德尔调制器(MZM)与相干接收的宽带微波光子变频技术, 通过采用相干接收方法, 能够实现较好的共模噪声抑制, 并降低谐波失真的影响, 同时结合抑制载波调制方式所带来的优势, 有效改善了变频无杂散动态范围等指标。通过实验验证, 其杂散抑制比优于60dB, 无杂散动态范围优于100dB·Hz2/3, 为新型星载微波光子变频方案设计、实际应用提供了必要的理论依据与技术支撑。

提出了一种适用于电子战应用的宽带大动态微波光子射频前端方案, 通过采用双边带抑制载波及微波光子相干接收技术, 能够有效改善前端的噪声系数、无杂散动态范围等。在6~18GHz工作频带内, 该射频前端无杂散动态范围达到110dB·Hz2/3、噪声系数优于8dB、多通道幅度一致性优于±1dB、多通道相位一致性优于±10°, 实现了宽带射频信号的高性能传输, 同时满足阵列光学波束需求。

提出了一种用于相干接收机色散补偿的 FIR 滤波器, 使用神经网络训练抽头系数, 在平方误差最小时频率响应最优, 同时利用脉冲成型滤波器限制了信号有效带宽的原理, 可以在窄频带中设计滤波器。利用 MATLAB 设计仿真系统, 通过数值仿真分析了滤波器在 QPSK、16QAM 及 64QAM 系统中的误码率性能。结果表明: 在相同条件下与时域均衡算法对比, 当抽头数相同时, 该滤波器具有更好的补偿效果, 且增加抽头数时不会出现补偿效果劣化的现象; 通过在窄频带中设计滤波器, 在补偿效果相同的前提下, 抽头数能减少 37.5% 以上, 降低了滤波器硬件实现复杂度和滤波器延迟。

针对传统C波段高速光模块传输距离过短的问题, 文章对一种准相干接收技术进行了研究, 结合现有25 Gbit/s光模块进行了实验, 并讨论了准相干接收技术的应用方案。研究发现, 准相干接收技术以外差相干检测技术为基础, 具有结构简单和成本低等优点, 在不使用额外的电或光色散补偿技术的前提下, 准相干接收机也能有效减少色散对高速光模块传输距离的影响。实验结果表明, 准相干接收机对因色散而劣化的光信号具有很强的处理能力, 使用准相干接收机可以显著提高光模块的传输灵敏度, 能够将采用传统强度调制技术的C波段25 Gbit/s光模块的传输距离从当前的10 km左右延长至25 km以上。

超密集波分复用无源光网络凭借其信道间隔仅为几个GHz、功率预算高达几十dB等优越性能，可以实现用户数目和传输容量的大幅提升。从频谱效率提高、相干接收机简化、光子集成器件应用、数字信号处理优化等关键研究方向出发，简述了国内外关于超密集波分复用无源光网络相关研究的最新进展情况，探讨了其未来可能的研究方向和发展趋势。

设计并搭建了一种基于相干检测和瑞利散射的光源频率稳定性测量系统,以实现对光源微秒量级瞬时微小频偏的测量。基于该测量系统对布里渊分布式传感系统中光源频率波动所导致的性能劣化进行了研究。研究表明频率波动较大的激光源会造成测量得到的布里渊增益谱展宽,并逐渐偏离洛伦兹谱型,导致布里渊频率测量的误差较大,最终将传感距离限制在15 km之内。而频率波动较小的激光源可以使系统的传感距离达到50 km。

提出并设计了一种基于正交光相干接收的光载波上下边带信号分离技术,可用在布里渊散射分布式光纤传感系统中,实现对斯托克斯光和反斯托克斯光的无损分离。该技术利用正交光相干接收技术,保留了光场的相位信息,使光载波的上下边带在不同的输出端口处于相干叠加或相干抵消状态,从而实现上下边带的分离。结果表明,该技术可使光载波的上下边带分别从两个端口输出,且输出与输入信号功率线性相关,具有很好的线性度。分离之后的上边带光信号和下边带光信号之间的串扰小于-20 dB。与常用的光学滤波器方法相比,该技术无温度敏感器件,具有很好的稳定性和可靠性。

研究了基于光梳状波的正交频分复用-无源光网(OFDM-PON)下行相干检测实验系统的结构和数字信号处理算法，采用多波长的光梳状波发生器作为光线路终端光源，其中一个波长作为传输OFDM信号的信号光，相邻的光波长作为本振光。基于该系统，光网络单元端的相干接收可以实现光相位噪声抵消。由于没有载波偏移和光相位噪声，数字信号处理过程被简化。比较了导频辅助(PA)算法、最大似然(ML)算法和PA+ML算法3种相位估计算法的性能。研究结果表明，PA+ML算法能获得更好的性能，可以将导频子载波的数目减少至2，并且接收机灵敏度可提高至-30 dBm。该OFDM-PON系统的硬件和软件设计有望成为下一代光接入网络的解决方案。