针对传统光网络传输数据过程中带宽利用率低和网络出现拥塞等不足，基于软件定义网络构建出分组网络与光网络互联的虚拟光网络拓扑结构，并提出一种多路径优化路由分配算法，在链路固定带宽的限制下，仿真计算出各个链路的最大负载以及优化路由分配比例，并借助于ONOS和Mininet仿真工具进行了仿真分析。仿真结果表明，与平均分配算法相比，所提算法可以有效降低数据的传输时延，避免网络拥塞。

文章提出了一种新的应用于高速光纤通信系统接收端的数字背向传输（DBP）算法的步长变换选择方法。通过采用斜线方法对光纤非线性系数的指数形式曲线进行近似，找出使斜线的斜率与原曲线各点斜率差值最小情况下的步长，再用于变步长DBP算法中对光纤传输中的非线性损伤进行补偿。在3 200 km单信道25 Gbaud光纤传输系统中对所提步长选择方案进行了仿真。结果表明，在相同系统中，与其他步长选择方法相比，在最佳入纤功率时所提步长选择方案的Q值提升了0.5 dB；当入纤功率越大、非线性效应越强时，所提方法对于光纤传输非线性损伤的补偿能力更好，而算法复杂度没有改变。

为了实现不同类型业务和不同颗粒大小业务的统一交换，需要对统一交换技术中设备间所用的参考时钟进行相位对齐与锁定。文章采用E1接口的帧信号来传递时钟的相位信息，并通过设备间帧信息的多次交互及现场可编程门阵列实现对帧信息的处理，从而对设备的时钟相位做出调整。仿真结果表明，设备间参考时钟的相位可以相互锁定。该方案全部采用硬件通道进行处理，不会发生相位信息丢失和误传的现象，可以高效地解决设备间的时钟相位锁定问题。

阐述了应用于万兆无源光网络（XGPON） 光线路终端（OLT）收发模块的2.5 Gbit/s突发接收机的基本原理，为了提高接收机性能，采用自动调节电路频域特性的方法，设计了一种接收电路，该电路能够在很短的时间间隙内建立接收信号，同时还具有极高的灵敏度。

光纤复合架空地线（OPGW）是一种应用广泛的电力线缆，兼具架空高压输电地线和光纤通信载体的功能。OPGW长期工作在户外，其安全会受到环境因素和人为因素的影响，监测和维护其运行状态是电力系统正常运行的重要保障。文章介绍了基于布里渊散射的分布式光纤传感技术在电力系统OPGW状态监测方面的应用现状，讨论了目前存在的问题，并对未来的应用进行了展望。

为了进一步提高通信容量，提出一种基于光子晶体的波分-模分混合复用/解复用器。该器件由4个组合谐振腔、4个波长选择反射微腔以及一对用于模式转换的非对称平行波导组成，通过调节微腔的半径和折射率以及非对称平行波导的宽度和耦合长度实现波分-模分复用和解复用。利用时域有限差分法进行了仿真分析，结果表明，该器件可以实现1 530、1 550 nm的TE0模和TE1模4个信道的波分-模分复用和解复用，其插入损耗＜0.11 dB,信道串扰＜-16 dB，可以满足现如今大容量光通信系统的要求。

基于传统的并联微环阵列很难实现滤波信道的切换，针对此问题，文章利用耦合谐振诱导透明（CRIT）效应的频谱特性设计了一种新型2×2路由器。首先，使用传输矩阵法仿真并分析了产生CRIT效应的相长干涉和相消干涉条件，并对产生的两个CRIT信道进行控制；然后，设计了新型路由器并研究了传输系数与微环半径差对路由器性能的影响。研究证明：通过设置相干长度可以灵活控制相邻双环的CRIT信道；增大微环半径差可以扩大路由器带宽。所设计的路由器基本满足波长交换和路由的稳定可靠、灵活度高和抗干扰能力强等要求。

采用三维结构光子器件可以实现多维度的空分复用，即并行处理多路信号，从而增加传输容量，提高集成密度。文章根据三维多模干涉耦合器的自成像原理，设计了一种易于集成的三维模式转换分束器。该分束器可以将输入的基模光场转换为3个基模光场和3个一阶模光场输出。用聚合物材料设计并优化得到多模波导的长、宽和高分别为3 398.17、50.00和29.37 μm。模拟结果显示，在1 550 nm波长时的总传输效率为85.5%，其中基模输出光场的传输效率为28.9%，最大不均衡性为0.010 dB；一阶模输出光场的转换效率为56.6%，最大不均衡性为0.004 dB。

慢光在未来全光网络通信中具有重要作用。文章提出一种基于零对比度光栅共振诱导透明效应的可实现平面外慢光滤波的设计，该设计兼具优良的透射滤波功能和慢光效应。分析了刻蚀深度和光栅周期对慢光滤波性能的影响，指出刻蚀深度影响波导层对共振诱导模式的束缚，刻蚀深度的改变将显著降低零对比度光栅的慢光滤波性能；而光栅周期主要影响入射光与波导模的相位匹配，选取不同光栅周期可在C波段实现对不同慢光滤波通道的选择。此外，研究了斜入射条件的模式劈裂效应，指出由于斜入射条件下非简并共振波导模的激发，±1级劈裂模式被激发，其虽然导致峰值透射的降低，但可以显著提高透射慢光的群折射率。该研究为慢光器件的设计提供了一种新的解决方案。

基于一维光子晶体反射谱性能的可控性，设计了一种磁流体填充的一维缺陷型光子晶体磁场和温度传感结构。应用全矢量有限元法（FEM）对该结构的反射谱及其反射峰值随磁场和温度的变化进行了仿真研究。数值模拟结果表明，反射峰值随磁场和温度发生规律性移动。当周期为7，磁流体厚度为577.58 nm时，磁场灵敏度可达136.4 pm/mT，温度灵敏度可达-34 pm/℃。该传感结构既具有设计简单和线性度较高的特点，又能在同一结构中分别实现对磁场/温度的测量。

目前云技术被广泛应用于数据中心网络（DCN），为确保DCN服务质量（QoS），等价多路径路由（ECMP）算法和动态负载均衡（DLB）算法被作为解决方案。然而这些算法仅能获得局部优化效果，将其应用在DCN重载环境下时，得到的传输时延和带宽利用率等指标不尽如人意。文章针对这些算法的局限性，从全局优化的角度提出一种软件定义网络（SDN）架构下的胖树网络数据流量载荷均衡调度算法。该算法通过Ryu控制器监视全局实时参量来评估SDN节点和链路载荷情况，选出最符合流量载荷需求的最优转发路径。实验表明，所提算法在改善DCN服务性能方面较等价多路径路由算法和动态负载均衡算法有显著提升。

采用双包层掺镱光纤作为增益介质，多模连续泵浦激光二极管作为泵浦源，构造了两级光放大系统；采用电路直接调制的半导体激光器作为种子源，研制了主振荡功率放大结构全光纤化脉冲光纤激光器。对不同脉冲宽度、重复频率下的激光器输出功率特性和二级放大器的增益特性进行了实验研究。在一级泵浦光功率为2 W、二级泵浦光功率为31 W的条件下，通过对种子源直接调制，得到了中心波长为1.06 μm、峰值功率为10.4 kW、最大平均功率为21.3 W的脉冲激光输出。在900 kHz重复频率下具有最高增益16.7 dB。实验结果表明，脉冲宽度和重复频率与激光输出功率呈正相关；在高重复频率下，光放大器增益特性与脉冲宽度呈负相关。

超密集组网是5G网络中满足日益增长业务量需求的关键技术之一。近年来，在由长期演进（LTE）小基站密集组网构成的超密集网络中，用户和业务数量快速增长，为了在无线网络中更好地保证用户的服务质量（QoS），提升网络吞吐量，文章提出一种基于跨层有效容量的接入控制算法，该算法综合考虑用户QoS和信道状况，并且定义小基站的选择因子来决定用户设备接入的LTE小基站，在保证用户QoS的基础上，使得每个LTE小基站负载均衡，从而最大化超密集网络的容量。仿真结果表明，与传统算法相比，所提算法能够在保证用户QoS的同时显著提高系统容量。

新一代的无线通信实现了万物互联和多样化的业务需求，网络切片可以将网络在逻辑上进行隔离，每个网络服务于一类相似的业务，不同切片之间的业务差异性大，所需资源也不同。为了解决切片间的资源分配问题，为业务提供更好的服务，文章提出了基于服务质量的比例公平资源分配方案，权衡了各个切片之间的公平性和用户需求。将仿真结果与比例公平和最大载干比算法进行了对比，结果表明，新算法能在保证公平性的同时获得较高的用户频谱效率。

窄带物联网（NB-IoT）是一种具有发展前景的低功耗广域网技术，使少量的数据在相当长的时间内进行通信是NB-IoT的目标之一，也是物联网应用程序的关键特征之一。一些研究工作组已经对NB-IoT的标准进行了一些定义，例如，低功耗、广覆盖、大容量和低成本等。与原有的无线通信协议相比，NB-IoT的频谱带宽仅有180 kHz，因此，如何更有效地使用资源或频谱（即资源分配和调度）是一个关键问题。文章首先对物理层上层通信进行了设计，特别是上行调度；然后，在延迟情况良好的条件下对NB-IoT的资源分配问题进行了讨论；最后，对一些开放性的问题及其对应的解决方案进行了讨论，从而保证了信号传输的可靠性。

为了降低红绿蓝发光二极管（RGB-LED）可见光通信系统解复用过程中滤光造成的光能量损失，设计了一种基于分光解复用法的RGB-LED可见光通信系统。介绍了分光解复用法的原理和结构组成，对比了分光解复用法与常用的滤光解复用法在解复用过程中的光能量损失，由对比结果可知，分光解复用法可降低滤光造成的光能量损失，提高光源的利用率。利用光通信仿真软件对通信系统进行了仿真测试,仿真结果显示，在相同误码率条件下，采用分光解复用法的系统能有效延长信号的传输距离。

针对目前的热点问题——可见光室内定位，通过比较几种常见的可见光定位方法，并结合已有条件，设计了一种基于超声波测距的可见光室内定位方法，其优点在于精度较高且成本低廉。该设计利用光信号完成同步，超声波模块辅助测距，再利用已设定的光定位多输入多输出算法测出传感器的位置坐标，有效解决了发信模块发光二极管之间的互相干扰和收信模块的延时同步等问题。经误差分析及多次调试表明，传感器能够正确区分其所处区域和坐标，并将误差控制在要求的范围内，效果良好。

随着光传送网络/分组增强型光传送网络（OTN/POTN）技术的规模部署应用，OTN/POTN必然要面临承载频率和时间同步信号的问题。文章提出一种基于1588+SyncE同步的现网测试方法，通过在源端OTN/POTN设备上配置额外的光监控信道板卡和时钟接口板，并采用逐点方式对同步信号进行本地环回测试，该方案解决了异地测试基准带来的测量误差问题，同时摆脱了测试源头和测试参考点的限制，可以根据实际需要在OTN/POTN系统的任一节点进行测试，降低了测试成本。