从理论和实验两方面研究了在非周期性多层光纤上写入布拉格光栅的光学特性。从耦合模理论出发，讨论了光纤具有多于一个光敏层的情况。在实验室自制的两类多层光纤上写入光栅的实验也表明，该类光栅具备有一般光栅的普遍光学特性，说明在使用多层光纤作为关键部分构建器件时，需要的各类光栅部件能够通过直接在该类光纤上写入光栅实现。紫外光在氢载掺铒多层光纤上写入光栅的实验说明分层的异种元素掺杂将导致芯区应力增加，从而辅助提高光纤的光敏性。

自主研制了大长度光纤轴向研磨厚度精确控制装置和电弧放电光纤研磨截面高精度抛光装置。研磨精度达0.01 μm,研磨长度可大于100 mm,且能实现多光纤同时轴向研磨。利用该装置可精确控制保偏光纤光栅(PMF-FBG)侧面研磨厚度,从而实现大长度高精度双折射可控保偏光纤光栅的制作,保偏光纤光栅两个反射峰的间距可以通过研磨量精确控制。实验表明,研磨保偏光纤的一侧外包层半径由125 μm到65 μm,保偏光纤光栅两个反射峰的间距由0.34 nm改变为0.208 nm。

A novel approach to generate and distribute ultra-wideband (UWB) pulses in optical domain is investigated. In this proposed scheme, a dual-electrode Mach-Zehnder modulator (DE-MZM) is biased at its quadrature point so as to realize the linear response. Then the intensity of output optical field can be assumed to the subtraction of two input Gaussian pulses. If the input Gaussian pulses are with the same sharp parameters but different time delays, a quasi-monocycle-waveform UWB signal can be generated. If the input Gaussian pulses are with different amplitudes and full-width at half-maximum (FWHM), a quasi-doublet-waveform UWB signal can be generated. A transmission of the UWB signals through a 25-km single mode fiber is carried out successfully. The results in both temporal and frequency domains are also presented.

计算了不同传输速率的高速光通信系统偏振模色散(PMD)的允许容差。介绍了光纤光栅PMD的测量方法,并分别测量了B/Ge和氢载两种光敏光纤上写入啁啾光纤光栅(CFBG)的PMD值。测量结果表明,相同参数情况下,两种光敏光纤上写入CFBG的PMD值分别为10 ps左右以及1 ps以下。在10 Gb/s,1500 km 光纤光栅色散补偿系统中,分别采用以上两种光敏光纤写入光栅制作色散补偿器,结果表明,当误码率为10-12时,未对光栅进行PMD补偿前,信道无误码功率代价分别为6.36 dB和1.42 dB。利用保偏光纤对CFBG的PMD进行补偿后,信道无误码功率代价改善为1.32 dB和1.36 dB。

快速有效地获得级联、超结构、倾斜光纤光栅等大计算量光栅类型的光谱特性,是优化设计基于上述光栅建立的各种光器件的重要基础和前提保障。从有效折射率法(EIM)出发,验证了用于光纤光栅理论分析的新型方法V-I传输矩阵法的正确性。选择相同参量进行分析,结果表明,V-I传输矩阵法和经典传输矩阵法模拟分析的结果基本一致,且与实验结果的误差满足精度要求。该方法简化了传输矩阵,大大提高了计算效率,如果将光栅分割成N层进行分析,则可节约N个矩阵的运算时间,N越大,分析精度越高,本方法快速计算的优势也越明显。

提出了一种全新的基于双均匀光纤光栅(UFBG)结构的毫米波产生方法,主要利用光纤光栅的滤波特性在中心站取得两束频率间隔为所需毫米波的光波,经差频后得到毫米波,并将其作为副载波。分析了经过0 km,10 km,30 km,40 km光纤传输后在基站接收端经过光电检测和相干解调滤波后得到的眼图。研究结果表明,该方法应用于光载无线通信(ROF)下行通信链路可获得比较理想的传输效果,且相同情况下,减小毫米波发生器中带通滤波器的带宽可以进一步改善系统的传输效果。

毫米波光纤（ROF）传输系统中当采用强度调制器直接调制毫米波信号时,随着传播距离的延长会产生信号强度的周期性衰落问题,限制了毫米波通信技术的发展。光学倍乘法（OFM）将低频或中频调制信号搭载在扫频光信号上,通过在基站生成毫米波的方法,有效缓解信号强度的周期性衰落,具有广阔的发展前景。提出并实验研究了一种基于光学倍乘法产生光毫米波的全双工毫米波光纤传输系统。系统中利用光纤Bragg光栅提取光波作为上行链路光载波,基站中不需配置光源,而且对光功率的损耗小,合理利用了资源。基站中还采用低频本振与毫米波载波混频的方法实现上行链路本振,解决了上行链路本振的生成难题,方法简单,成本低廉,有利于简化基站,降低成本。

利用光纤光栅的反射特性和光纤耦合器的耦合特性,研究基于光纤光栅辅助耦合波分复用(WDM)下话路器。满足国际电信联盟(ITU-T)建议波长的WDM光信号从耦合器输入端口进入,其中与光栅中心反射波长一致的激光信号从耦合器的下话路端口输出,而其他波长的激光信号从耦合器输出端口输出,实现特定波长信号的下话路。选择中心波长分别为1554.248 nm,1555.859 nm,消光比为57 dB的两路光信号进行试验,光纤光栅的中心反射波长为1555.86 nm,实验结果表明,上述两路光信号分别从不对称光纤耦合器的输出端口和下话路端口输出,且在下话路端口输出光信号的消光比为48 dB。

利用宽带保偏光纤光栅(PFBG)、普通有源光纤和窄带普通光纤光栅构成独立的谐振腔,且窄带普通光纤光栅的中心波长分别与保偏光纤光栅的一个反射峰波长对准,可以输出稳定的双波长/单波长的单偏振激光。利用这一思想,制成了基于非保偏有源掺杂光纤的单偏振双波长光纤激光器。实验结果表明,双波长同时激射时的激光消光比为 46.7 dB,单波长激光的消光比为59.6 dB,滤波出单波长测量其偏振度为98.5%。这种激光器在微波光子领域可用于在光域产生微波。