针对承载IP业务的弹性光网络, 建立了成本优化模型, 提出了两种路径分割方案: 自适应路径分割和启发式路径分割, 并研究了采用这两种方案来承载业务时的弹性光网络建设成本。自适应路径分割穷举所有中间节点来选择路径分割点, 而启发式路径分割设定合适的分割距离来进行路径分割。通过仿真并与无路径分割情况对比分析发现, 对于中高速业务需求, 网络各节点处的业务需求增多, 路径分割方案通过合理配置具有疏导功能的IP路由器, 可以对业务进行有效疏导, 从而降低网络的总支出成本。

将路由器虚拟化技术应用于SDN(软件自定义网络)中, 既可以实现SDN对传统电信流量的正常转发, 还可以补充当前SDN技术对路由功能支持的不足。在SDN控制器中, 扩展南向接口对虚拟路由器的管理和控制, 并对路由表和流表进行转换, 进而控制虚拟路由器或Openflow交换机的数据转发功能, 可以弥补当前SDN控制器对路由功能支持的不足, 并实现SDN流量和传统电信流量的兼容转发。文章在研究虚拟路由器和SDN控制器转发功能的基础上, 提出了一种SDN平台的设计方法和系统, 并实现了该平台的基本路由功能, 最后对系统调试和评测进行了分析。结果表明, 该平台具有通用性和灵活性好、易于与云计算技术结合等特点。

运营商迫切需要通过网络固移融合化解全业务竞争压力, 而为应对成本、带宽和生存性等接入域固移融合的挑战, 中国联通在ITU-T(国际电信联盟-电信组织)推动了G.metro建议。针对G.metro需求, 文章提出了一种固移融合接入网架构, 基于NFV(网络功能虚拟化)实现固移处理资源共享, 基于波分复用环路和PON(无源光网络)的结合平衡固、移接入差异, 以满足接入域简单和低成本的要求。

针对光传输网络中由于光纤和波长资源有限而导致的RWA(路由波长分配)问题, 基于ACO(蚁群算法)框架提出了一种优化算法SS-ACO(服务选择ACO), 在蚁群探索方案空间过程中增加了业务选择机制, 改进了蚂蚁转移概率和信息素更新方法, 有利于提高算法的寻优能力, 能有效降低网络业务阻塞率。结合网格网络和实际网络进行了仿真实现。

APDCDM(双极性占空比复用)是降低DCDM(占空比复用)信号幅值级数的一种有效方法。为了进一步降低APDCDM信号的幅值级数, 提出了基于信号替换原理的I-APDCDM(改进型双极性占空比复用)技术。分析了I-APDCDM中信号替换的工作原理及电路实现方法, 采用Optisystem和MATLAB联合仿真技术设计了I-APDCDM光纤传输系统, 分析了改进后系统的传输距离和调制器的消光比对I-APDCDM信号的影响规律。仿真结果表明, I-APDCDM将APDCDM复用信号的幅值级数降低了1级, 每比特复用信号的平均能量降低了A2Ts/24, 有效地提高了系统的性能。

LDPC(低密度奇偶校验)码常见的编码方法常常无法将校验矩阵的围长和线性无关相统一, 对编译码复杂度和译码性能有一定影响。文章提出了一种低复杂度LDPC的构造方法, 通过构造分块矩阵A和B, 获得一个围长为10、列重为2、具有近似下三角形式的校验矩阵, 且矩阵各行之间线性无关。该码具有以下优点: 较高的围长能提升译码性能; 较低的列重使该码适合在部分响应信道传播; 近似下三角形式和线性无关的特性, 较好地降低了编译码的复杂度。采用Matlab软件的仿真结果表明, 在高斯白噪声信道、BP(置信传播)译码算法下, 该码比普通的10围长LDPC码具有更低的复杂度, 比普通的6围长LDPC码具有更好的译码性能。

光纤内的激光光强分布是激光照明研究的关键内容之一。文章采用OptiBPM光学软件分别对光束半径为15、30和50 μm的单模、双模和多模激光在两层均匀结构的光纤内的传输进行了仿真计算, 仿真设置纤芯直径分别为100、120、150和180 μm。结果表明, 对于应用于照明领域的多横模大功率半导体激光器, 在耦合纤芯直径与激光束宽度相等的情况下, 光纤出射端的激光光强分布最均匀。

为解决PON(无源光网络)传输距离受限问题, 首先介绍了一种PON光纤复用拉远的技术方案, 然后分析了其关键技术: PON信号聚合和PON拉远, 该技术方案能够实现PON传输距离和传输容量的增加; 最后介绍了两种应用场景。

针对高校实验室开放性管理不足的问题, 研制了基于物联网的实验设备智能管理系统。该系统在SQL Server 2005、Visual Studio 2012软件平台上使用ASP.NET、C#等技术搭建了设备管理的服务器管理软件, 利用低功耗蓝牙、RFID (射频识别)和网关通信等技术实现对设备的智能感知, 自动发现设备并进行状态的申报和记录, 并且可以对设备进行预约、借用、归还和智能调度等自动化的管理和控制, 提高了设备的利用率, 节省了人力、物力和时间资源。

采用有限元法建立了光纤复合海缆的弯曲模型, 进行了网格划分和载荷施加, 得到了铜导体、铅合金和光单元的应力、应变数据, 详细分析了海缆的整个弯曲过程。利用最小二乘法建立了弯曲过程中铜导体、铅合金应力与光单元应变的关系。结果表明, 相同弯曲角速度、不同弯曲半径下, 同一结构内外侧应力的大小相等, 方向相反; 海缆以不同弯曲半径发生弯曲时, 各结构应力的整体变化趋势一致。研究成果为利用光纤传感技术监测海缆弯曲状态提供了理论参考。

对单模光纤宏弯损耗进行了理论分析与实验测量, 选取D. Marcuse、H. Renner和L．Faustini的理论公式模拟分析了康宁公司SMF28单模光纤的宏弯损耗, 并与测量结果进行了对比。结果表明: 根据D. Marcuse公式模拟的结果无法预测SMF28光纤宏弯损耗随弯曲半径变化而振荡的趋势, H. Renner的公式能够预测这种趋势, 但模拟结果与测量结果差别较大, 最大相对误差为57.8%, L．Faustini的公式也能模拟该趋势, 且模拟结果与测量结果差别较小, 最大相对误差仅为19.6%, 是一种较为准确的计算带涂覆层单模光纤宏弯损耗的理论公式。

以实现柱矢量光横向选模为目标, 研究了非均匀折射率分布的少模光纤的光学特性。利用有限元法分析了U型折射率分布和弯曲少模光纤的模场特性: 前者结合1 550 nm泵浦光可支持LP11模式并抑制LP01模式; 后者包括二模光纤和四模光纤, 当二者弯曲半径分别为4和2 cm时, 仅支持LP01和LP11模式。结合理论和实验研究了四模和二模FBG(光纤布拉格光栅), 对于二模FBG, 当透射波长位于1 549.79 nm附近时, 可获得呈两瓣分布的LP11模式; 对于四模FBG, 其反射谱峰值波长个数随尾纤弯曲半径的减小而减少。相关结果对于柱矢量光的产生和应用具有重要的理论和实践意义。

为实现光信号的有效传输, 研究了DCF(色散补偿光纤)和FBG(光纤布拉格光栅)的基本原理, 利用Optisystem软件对基于RZ(归零)码调制格式的单信道传输系统中的两种色散补偿方法进行仿真, 分别比较了前置补偿和后置补偿的色散补偿性能, 并在此基础上提出了FBG中间色散补偿。仿真结果表明, 采用FBG中间色散补偿后系统的Q值均高于另外两种色散补偿方式。进一步采用中间补偿的级联FBG模块作为波分复用系统的色散补偿器件, 利用Optisystem软件对此补偿方法进行仿真, 结果表明, 该方法在长距离传输时仍能保持良好的补偿效果。

根据严格耦合波理论和等效介质理论, 研究了工作于1 300～1 400 nm波段的基于硅基GaN(氮化镓)亚波长光栅的导模共振滤波器。分别讨论了在强调制光栅和弱调制光栅作用下, 滤波器反射谱对光栅周期和入射角度的敏感性。利用其对入射角度的敏感性, 结合仿真分析设计了一种利用微机电系统静电梳齿驱动器改变光栅角度从而控制不同的共振波长输出的角度可调谐硅基GaN导模共振滤波器。仿真分析结果表明, 在强调制情况下, 角度可调谐范围为0.5～5.7°, 波长可调谐范围为1 319～1 352 nm, FWHM(半高全宽)＜2.2 nm。

为了进一步改善R-SPP(正反馈表面等离子体激元)在非对称波导结构中的性能, 设计了一种新型的平面型非对称波导结构。研究了入射角和波长取一定值时, 传播距离函数导致的显著振荡特性, 分析表明, 该结构在核芯厚度一定时, 能够通过改变入射角实现长距离的传播SPP模式, 且在700～1 500 nm的入射波长下能够实现5～50 μm的传播距离。通常传统的SPP的传播距离约为2 μm, 而该结构的最大传播距离可达50 μm, 这一结果对于SPP在新型光子器件中的推广应用有一定的理论和实际意义。

在单模光纤中级联两个对称缓锥, 中间段去除涂覆层, 包层作为传感臂对外界折射率敏感, 实验上形成M-Z(马赫-曾德尔)干涉仪。对锥区光场进行分析, 当锥腰半径为25 μm时, 光纤内模场半径达到最大值, 约为14.8 μm。当锥形光纤锥腰半径为12.5 μm、过渡区为5 mm、锥间隔为131 mm时, 耦合与合波效果最佳, 此时传感臂可检测的酒精浓度范围为0～100%, 折射率和波长偏移存在很好的线性关系, 灵敏度为-120 nm/RIU。该传感器具有插入损耗低、性能稳定和抗干扰能力强等优点, 可应用于酒厂酒精度检测和水质监测等领域。

介绍了二阶DRA(分布式拉曼放大器)的结构原理和等效噪声指数, 在此基础上, 通过实验和理论分析研究了二阶DRA的噪声特性与一阶二阶泵浦注入比例的关系。结果表明, 放大器增益基本不变时, 二阶泵浦光注入比例越大, 等效噪声指数越小; 通过适当地调整一阶二阶泵浦功率, 可使放大器工作在更小噪声条件下, 使整个系统的噪声性能得以提升。

为了进一步改进气体传感性能, 文章将衰荡腔技术应用到气体传感领域, 理论和实验分析表明: 采用衰荡腔技术能够显著地改善气体检测的灵敏度, 气体浓度检测限可达10-3; 所设计的传感系统在响应时间方面远快于光谱仪峰值比对方法; 采用的衰荡时间信号反馈法能在提高灵敏度的同时检测气体峰值的变化。

介绍了一种基于石墨烯的被动调Q掺铒光纤激光器。调Q器件为自备的石墨烯可饱和吸收液, 腔体结构为环形腔 。当抽运功率为48 mW时, 可以得到稳定的重复频率为31 kHz的调Q脉冲, 平均输出功率为0.8 mW; 当抽运功率增加到460 mW时, 最大平均输出功率为13.8 mW, 重复频率为77 kHz, 脉冲宽度为800 ns, 光谱的中心波长为1 558 nm。平均输出功率、重复频率与抽运功率近似呈线性关系, 并在理论上给出了合理解释。

在BBU-RRU(基带单元和射频单元)之间的下行链路中, 噪声对信号的影响比较小, 且信号存储需要大量的空间, 同时OFDM(正交频分复用)信号频域的稀疏特性满足压缩感知理论的要求。基于上述问题, 利用压缩感知理论实现了不同信噪比下OFDM信号的恢复, 并对其进行了性能分析。仿真结果表明, 该方法能节省将近5倍的信号存储所需空间。通过分析不同信噪比下恢复信号的损伤率和误比特率的特征可知, 其满足通信系统正常工作的需求。

针对现有结合地理位置信息的移动Ad hoc(自组织)网络路由算法中节点在更新位置信息和回应请求时增加控制包开销的问题, 提出了一种EPRLM(基于位置感知的移动Ad hoc网络高效发布/订阅路由算法)。EPRLM结合基于NFZ(节点转发区域)的信息更新机制和Join Reply(加入回应)包的捎带机制, 在节点发布内容的过程中, 分析位置信息并及时更新, 同时适当减少控制包的转发。

采用基于两路检测信号相关系数的随机生成数算法, 通过偏振控制器对输入偏振态进行调节, 解决了双M-Z(马赫-曾德)光纤传感系统中出现的偏振相位偏移问题, 改善了两路检测信号的相关性。对随机生成数算法的可行性及其3个重要参数进行了分析讨论。实验结果表明, 算法执行5 min可搜索到邦加球的绝大部分区域, 具备全局搜索能力, 并且通过合理地设置随机生成数算法的参数, 可使系统在3 min左右搜索到偏振态的最佳位置, 使两路检测信号的相关系数保持在0.9左右, 恢复两路检测信号的良好相关性。