Запропоновано фізичну і математичну моделі цифрової волоконно-оптичної лінії зв'язку. При цьому математичну модель ВОЛЗ представлено у вигляді аналітичної функціональної залежності, параметрами якої є технічні характеристики її основних елементів. Проаналізовано можливості моделі для рішення задачі проектування ВОЗЛ.

Розроблено алгоритм зменшення коефіцієнта помилок у транспортній оптичній DWDM мережі на базі поканального визначення найкращих параметрів та конфігурації компонентів для мінімізації завад. Удосконалено метод розрахунку відношення с/ш, який дозволяє більш точно визначити дане відношення у транспортних DWDM мережах на підставі врахування впливу перехресних і нелінійних завад. Вперше досліджено залежності відношення с/ш для різних способів об'єднання кільцевих транспортних DWDM мереж. Запропоновано модель завад DWDM тракту оптичної мережі, яка дозволяє досліджувати відношення с/ш для різних компонентних структур та їх параметрів.

Встановлено, що хвилеві конвертери виконують перетворення довжин хвиль, які надходять у вузол, в новий набір, що збільшує пропускну здатність завдяки реалізації адаптивної маршрутизації по вільних довжинах хвиль. На підставі аналізу нелінійних ефектів в ОВ запропоновано метод конверсії довжини хвилі з використанням ефекту чотирихвилевого змішування для реалізації маршрутизаторів. Показано, що продукти змішування можуть з'являтися в необхідних каналах, що дозволяє керувати маршрутизацією повідомлень в таких системах. Досліджено математичну модель AON з шаруватою структурою, яка дозволила мінімізувати число конвертерів з однієї довжини хвилі до іншої сусідньої (обмеженої конверсії) для мереж з довільною та кільцевою топологією, що забезпечує збереження потоків і мінімізує число використаних довжин хвиль. Доведено теореми щодо необхідної кількості довжин хвиль і відповідних конвертерів, які дозволили запропонувати алгоритм вибору довжини хвилі та маршрутизації в двобічній кільцевій мережі, які вимагають меншого числа конвертерів (у 3,5 раза) за незначного збільшення числа використовуваних довжин хвиль (на 25 %) у порівнянні з відомими, в мережах з однопортовими вузлами. Зазначено, що вузол кільцевої мережі вимагає використання не більше, ніж одного конвертера. Розроблено математичну модель визначення блокувань в повністю оптичних мережах з фіксованою маршрутизацією й обмеженим діапазоном перетворення довжин хвиль у вузлі. Доведено теорему, яка визначає розподіл числа вільних світлових каналів.

Запропоновано 2D модель фрактальної структури на основі двовимірного фотонного кристала, здатної виконувати частотну фільтрацію електромагнітних коливань.