A cost-effective ultra-dense wavelength-division-multiplexed passive optical network (UD-WDM PON) with speed of 12.5 Gbit/s and channel spacing of 12.5 GHz is proposed and demonstrated. The distributed feedback (DFB) lasers modulated in 4-level pulse amplitude modulation (4-PAM) format are used for downstream links, and the reflective semiconductor optical amplifiers (RSOAs) together with an optical frequency comb modulated in quadrature phase shift keying (QPSK) format are used for upstream links. We can achieve the error-free transmission of the upstream signals with speed of 12.5 Gbit/s even after 20 km single-mode fiber (SMF). The power penalty obtained by using the frequency comb generator instead of a tunable laser is around 0.5 dB. By using 11 DFB lasers and a set of intensity and phase modulators, it is possible to provide the seed light for 297 optical network units (ONUs) within the C-band.

A novel approach for the implementation of microwave photonic filter with positive and negative coefficients based on an unbalanced Mach-Zehnder modulator (MZM) is proposed. In the proposed filter, a microwave signal to be filtered is applied to an unbalanced MZM. Thanks to the unbalance between the two arms of the modulator, a π phase shift is obtained by adjusting the wavelength interval between the adjacent wavelengths, which leads to the generation of the positive and negative coefficients. The theoretical fundamentals of the design are described, which show that the required unbalanced MZM in the scheme can be well fabricated by the current technology, and the required other components, including the wavelength multiplexer, are also commercially available devices. An eight-tap microwave photonic filter with positive and negative coefficients is demonstrated. The tunability and reconfigurability of the eight-tap microwave photonic filter are also investigated to verify our approach.

从载波相位调制解调原理出发,理论分析了载波频率漂移对解调结果的影响.通过对解调公式的推导及分析,给出了频率漂移对解调结果影响的公式.结果表明,当混频基频信号的频率与载波频率存在微小频差时,解调结果将出现低频调制,严重影响解调效果;仿真及实验验证结果与理论分析完全吻合.

对适用于温度传感的双芯光纤马赫-曾德尔干涉仪进行了研究，并通过将一根单模双芯光纤熔接在两根单模光纤之间，制得了双芯光纤马赫-曾德尔干涉仪型梳状滤波器。用干涉原理分别分析了该器件传输谱的自由空间谱宽与波长、双芯光纤的长度和两纤芯间的有效折射率差的关系，实验检测了它的温度特性。结果显示，随着温度的升高，该器件的传输谱发生红移。在相同温差下，不同波长处的波长漂移值不同，短波长处波长漂移较小，长波长处波长漂移较大。在固定波长处，该器件的传输谱的波长漂移实验数据与温度变化具有较好的二次曲线关系。该器件的温度灵敏度和波长有关，不同波长处灵敏度不同；固定波长处，灵敏度与温度成正比。另外，通过对单模光纤与双芯光纤熔接处的拉锥处理，可以有效降低所制器件的插入损耗。实验制得了插入损耗约为7 dB的梳状滤波器，其体积小、制作容易、与光纤系统具有良好的匹配性，可应用于光纤温度传感。

提出了一种能够同时对高速光时分复用技术信号解复用与时钟提取的光电反馈环单元.在接收端，采用光电反馈环单元，信号单次通过即可同时完成160 Gb/s到10 Gb/s的解复用与时钟提取：两级电吸收调制器级联工作方式缩减了采样窗口宽度，满足了解复用小于6.25 ps超窄采样窗口的要求；而闭合环路的锁相同步工作方式，使所提取的时钟信号抖动(Jitter RMS)由2.4 ps降至450 fs.基于该结构，实验上成功实现了无误码的100 km 160 Gb/s光时分复用技术传输及传输后无误码地解复用与时钟提取，功率代价小于3 dB.

针对现有波长检测技术的不足，提出一种采用阵列波导光栅(AWG)进行波长快速检测的方法，该方法利用AWG对波长信号进行空间分离，将波长信号转化为光场强度信号，利用传统的光场强度检测手段实现波长检测。给出了分析这种检测方法光学特性的数学模型，应用此模型，分析了AWG性能参数对波长检测性能的影响。分析表明：待检测的波长信号可以通过AWG相邻通道的功率比的对数值进行线性表达；减小AWG通道波长间隔或其半波全宽(3 dB带宽)可以提高波长检测灵敏度；此方法对AWG的通道不平坦度不敏感；通过对AWG进行±0.1 ℃的温度控制，此方法可以达到±0.005 nm的波长检测精度。

基于描述脉冲放大过程的时间相关非线性辐射迁移方程,对不同形状脉冲经掺镱光纤放大器传输后的功率特性进行了分析，该方程同时考虑了光与介质的相互作用.数值结果表明，在相同的脉冲能量下，不同形状脉冲经放大器放大后的功率增益随入射脉冲形状不同而不同，并且功率增益的差异在脉冲前沿比较大.这使得放大器输出脉冲峰值向前沿的偏移量以及峰值功率的放大倍数都与脉冲形状有关.尤其是当入射脉冲的能量较大时，不同形状脉冲的峰值功率的放大倍数明显不同，以超高斯脉冲为最大，高斯脉冲、双曲正割脉冲次之，洛伦兹脉冲最小.

基于对Sagnac干涉仪在外界瞬变信号影响下响应特性的理论分析，提出了一种基于光纤Sagnac干涉仪的非接触式测量技术.针对陷波波形的特性，提出了相应的解调技术.实验结果表明，基于Sagnac干涉仪的非接触式测量技术不仅能识别瞬变信号，同时能实现对信号源的良好定位，相对定位准确度达到1.5%.

为了得到光纤激光器的好的调制特性，对光纤激光器的偏振态控制与否进行了对比试验，发现激光器没有进行偏振态控制，调制后的信号为噪声，即无法调制；利用扭转光纤控制构成腔的偏振态，选频器采用保偏光纤上写入的光纤光栅研制的环形激光器，调制特性可以与半导体激光器相比拟。比较了利用半导体激光器与偏振态控制的光纤激光器100km传输实验结果，二者结果一致。研究结果有利于光纤激光器在光纤通信中的应用。

利用数值算法计算了掺镱双包层光纤放大器分段泵浦方式下的稳态速率方程组，分析比较了双端泵浦和多段泵浦方式下的最佳光纤长度，最高温度和效率，并采用遗传算法对分布泵浦功率的大小和每段光纤长度同时进行了优化。结果表明，通过优化，大功率分段泵浦光纤放大器获得了较为平坦的温度分布，与双端泵浦相比，大大降低了最高工作温度，斜率效率略有下降。