为了在太赫兹波段实现远距离宽频带传输, 设计了一种具有低吸收损耗的环烯烃共聚物(COC)作为基底材料双包层太赫兹光子晶体光纤。利用全矢量有限元法及模式选择理论, 数值模拟了该光纤的单模传输范围、限制损耗、色散以及有效模场面积等特性。结果表明: 优化结构参数可使在1～10 THz范围内基模限制损耗小于0.1 dB/m, 二阶模限制损耗大于1 dB/m。因此可以获得1～10 THz的宽频带单模传输并且在1.5～10 THz内群速度色散可以控制在±0.1 ps/(THz·cm)。

为了了解基于光纤受激布里渊散射快光传输系统的一些外在因素对受激布里渊散射快光传输的影响, 对该传输过程进行了研究。首先, 根据受激布里渊散射过程的“三波耦合方程”进行了理论改进, 然后选定了3种光子晶体光纤作为传输介质, 通过对比, 选出一种光子晶体光纤RB65进行具体分析研究。通过求解“三波耦合方程”, 对快光受激布里渊散射过程进行了模拟分析, 探讨了光纤长度、探测信号脉冲宽度和输入信号功率对传输的影响。结果表明, 在保证信号失真相对较小的情况下, 取40 m长度光纤、140 ns信号脉宽和174 mW输入信号功率时的快光提前效率最高。

以低损耗材料聚乙烯为基底, 设计了一种新型的太赫兹光子晶体光纤, 并利用全矢量有限元法对其单模截止频率、色散和损耗进行了数值模拟。结果表明, 改变包层空气孔周期、空气孔直径和纤芯空气孔直径, 可以调节太赫兹单模传输的频率范围。当包层空气孔周期为400 μm、包层空气孔直径为100 μm、纤芯空气孔直径为40 μm时, 不仅可以获得0.1～5 THz的宽频带单模传输范围, 而且在0.5～5 THz频率范围内波导色散可以控制在±0.5 ps/(nm·km), 且模式的限制损耗随频率的增大逐渐减小, 同时在2.8 THz处获得最小传输损耗3.86 dB/m。

利用全矢量有限元法模拟了单模光纤中声波导布里渊散射R0,m和TR2,m声波模式对斯托克斯波增益、相位调制和双折射的影响.研究结果表明: 当布里渊频移与R0,8和TR2,10声波频率相同时, 斯托克斯波的增益最大, 且增益随泵浦功率的增大而增大;R0,1、TR2,1、TR2,5、TR2,7和TR2,10声波模式对斯托克斯波相位调制较大, 且相位调制随泵浦功率的增大呈线性增大, 其中TR2,m模对斯托克斯波相位调制比R0,m模大;TR2,1、TR2,5、TR2,7、TR2,10声波模式对斯托克斯波产生较为明显的附加双折射, 且附加双折射程度随着泵浦功率的增加呈线性增大.

利用矢量光束传输法研究了温度对填充乙醇六边形折射率引导型光子晶体光纤色散、有效面积和非线性的影响。结果表明：温度对色散平坦区域内的色散影响比较大，而且温度越高，色散平坦区间变宽；在平坦区域的短波长范围，温度对色散的影响变化更大，曲线更平坦；温度在长波长比短波长处对光模场面积和非线性系数影响更大；在平坦区域某一波长处，随温度的增加，色散和非线性系数随着升高。研究结果为设计新型光通信和光传感器件提供了理论参考。

优化设计了一种由两种不同大小的空气孔组合而成的双包层六边形空气孔格点光子晶体光纤，并研究了该类光纤的几何参数对色散的影响。结果表明调节包层中空气孔的大小及孔间距,可以容易调节色散及低色散带宽、非线性等性能。优化设计可以得到在C和L波段近零平坦的色散，其色散变化为(0±1.8) ps·km-1·nm-1。

利用全矢量有限元法研究了单模光纤及光子晶体光纤中掺杂材料及浓度、光纤结构对去极化型声波导布里渊散射频移和散射效率的影响. 结果表明增大包层掺氟浓度或纤芯掺锗浓度均会减小光纤布里渊频移, 也会增大单模光纤散射效率. 光子晶体光纤中整体掺氟浓度不变时, 空气孔层数的增加会减小布里渊频移; 而纤芯掺锗浓度不变时, 随空气孔层数的增加TR2,3模式的布里渊频移增大, 而TR2,7模式的布里渊频移减小.

利用改进的全矢量有效折射率方法结合耦合模理论和传输矩阵法,研究了高斯切趾和线性啁啾对光子晶体光纤光栅群时延的影响。结果表明: 随着高斯切趾系数的增大,群时延最大值先增后减, 即存在群时延最大的切趾系数。线性啁啾使得光栅群时延产生一段线性良好的区域, 而且啁啾系数的绝对值增大时,群时延的线性区域扩大。但是, 线性啁啾并不能使光栅在某一波段获得较小的群速度。高斯切趾可以有效调节最大群时延峰的带宽和高度, 是一种有效调节光栅群速度的方法。

采用了二加一的结构，提出了一种基于三并联集成马赫曾德尔调制器（MZM）、可应用于毫米波光载无线通信（RoF）系统的新型高质量八倍频光载毫米波信号生成方案。该方案通过利用两个子马赫曾德尔调制器（sub-MZMs）间射频(RF)驱动信号的电相位差为90\O来很好地消除两种冗余边带，再使用第三个子马赫曾德尔调制器（sub-MZM）的偏压调整来获取最佳信号。仿真结果表明在不采用任何光或电滤波器的情况下，常规消光比（30 dB）时，射频杂散抑制比（RFSSR）可以达到38.3315 dB。而在理想消光比（100 dB）时，光边带抑制比（OSSR）最高可达61.22878 dB。该方案在理想和常规消光比下均能得到高质量的毫米波信号。

利用矢量有限元法, 数值模拟了不同结构参数下光子晶体光纤中空气孔填充率与去极化型声波导布里渊散射频移的关系, 以及布里渊散射频移与布里渊散射效率的关系。研究结果表明, 空气孔填充率的增大会导致扭转径向模式的去极化型声波导布里渊散射频移下移。空气孔节距或纤芯直径一定时,高阶模式的频移对空气孔填充率的变化更为敏感。扭转径向模式的去极化型布里渊散射效率都随布里渊散射频移的增大而增大。