基于异步延迟采样和人工神经网络统计学习提出了一种光通信性能监测方法。通过对高速光信号进行异步延迟采样，获得信号二维幅度直方图，然后提取其中特征参数并对人工神经网络进行训练，最后以人工神经网络的预测输出实现对光信号损伤的监测。构建10 Gb/s非归零码开关键控，40 Gb/s光学双二进制码和归零码差分移相键控光通信仿真系统，并对光信噪比、色散和偏振模色散损伤进行监测。仿真结果表明，所提方法对被监测光信号的速率、码型调制格式透明，可同时准确监测多种并存的传输损伤，损伤参数监测误差小于5%。该方法具有电域处理带宽要求低、采样机制简单的特点，适用于分布式在线光性能监测。

全光采样实验中选用飞秒光纤激光器作为采样脉冲源, 用性能稳定的976 nm激光器作为抽运光源，利用非线性偏振旋转效应等效可饱和吸收体作为锁模器件，通过调节全光纤在线偏振控制器实现了自由运转被动锁模的掺铒环形腔飞秒光纤激光器，在抽运功率为176 mW时，激光器输出脉冲的重复频率为29.69 MHz，光谱谱宽16.8 nm,输出脉冲的平均功率可达8.1 mW。该激光器简单稳定, 其全光纤环形腔结构更有利于小型化，方便使用。

为满足小型光纤陀螺对光学器件小体积的要求, 对铌酸锂多功能集成光学小型化器件的结构做了分析和优化设计。采用BPM软件分析了Y形分支波导的S形波导损耗与弯曲长度及折射率差的关系。通过调整退火质子交换的工艺参数, 增加了波导对光的束缚能力; 降低了小型化芯片上S形波导的弯曲损耗; 去掉了原有Y形波导的输出端直波导, 直接由S形弯曲波导引至输出端, 在更短的芯片上得到了更长的弯曲过渡区。设计制作的芯片长度由常规的20 mm减至12.5 mm, 封装后的器件长度减小到20 mm, 为目前同类常规器件尺寸的2/3。设计制作的器件插入损耗典型值小于2.5 dB, 全温损耗变化量小于0.2 dB。

对利用啁啾周期极化铌酸锂(CPPLN)波导的和频效应(SFG), 实现能覆盖整个C波段和L波段的光采样技术进行了研究。从耦合模方程开始, 对转换效率和带宽进行了数值计算和仿真。对传输速率为10 Gb/s的光信号NRZ序列采样, 通过软件同步算法恢复采样结果, 得到了清晰的眼图和高质量的Q因子。从仿真结果可以看出应用CPPLN波导比周期极化铌酸锂(PPLN)波导具有更宽的带宽, 在调谐的抽运光下, 可以对C波段和L波段范围内的任何波段进行选择采样, 且波段的宽窄可以根据需要, 通过调节波导长度和波导啁啾系数进行任意调节。与PPLN波导中的SFG相比, 啁啾周期极化铌酸锂(CPPLN)波导的SFG具有更宽的采样带宽、更灵活的波段选择性。

在长距离光纤通信链路中，各节点中不同器件的滤波器效应，使链路上累积的掺铒光纤放大器(EDFA)自发辐射噪声(ASE)不再平坦。分析了累积自发辐射噪声的非平坦特性，在已有窄带离心偏振置零法测量波分复用系统中带内光信噪比的基础上,分析该方法在噪声非平坦条件下存在的问题，提出了在光信噪比的计算中引入修正因子。计算结果表明，在不同的滤波器效应和传输链路下，采用该修正方法能更准确测量自发辐射噪声非平坦链路中的光信噪比。

介绍了铌酸锂调制器在1550nm有线电视（CATV）外调制发射机中的功能及其结构，调制器集成了高频相位调制器、模拟强度调制器和无源3dB耦合器在同一芯片上。分析了CATV调制器的关键技术和解决方案，采用了新颖的非平行电极、磨凹芯片背面的结构和阻抗变换方案。设计制作的模拟强度调制器获得了优于±0.5dB平坦的响应和小于-20dB的电反射。基于工艺容差和BPM软件模拟优化设计的3dB耦合器使器件得到大于30dB的开关消光比。

封装是石英音叉陀螺的关键工艺，封装管壳的选择、封装方式及石英音叉的固定形式对音叉的性能有直接影响。封装管壳的有限元仿真分析，可以作为封装管壳选取的依据。采用单点固定封装方式有利于石英音叉工作性能的稳定。实验中通过改变封装盖板的开合状态来改变封装方式，石英音叉的阻尼和品质因数发生了明显的改变。

随着大于40 Gb/s高速光通信系统的出现, 为了保证光信号传输质量, 需要对光信号进行监测。对于带宽超过传统光电探测器和示波器可测量带宽的高比特率数据光信号, 光采样技术是进行时域测量的重要手段。采用固定频差的方法可以用百兆速率的采样脉冲对高速光信号进行采样, 降低了对采样后电数据处理系统带宽的要求。在对基于周期极化铌酸锂(PPLN)波导中和频效应的采样过程进行建模仿真的基础上, 实现了对Optsim获得的光传输线内10 Gb/s的非归零码(NRZ)和归零码(RZ)信号的采样。采用软件同步算法对采样数据进行处理, 获得信号的眼图, 这一方法可使采样系统对硬件的要求降到最低。与理想与门获得的采样结果进行比较, 对PPLN波导的光采样特性和采样质量进行了分析。

建立了可研究强超短光脉冲放大特性且包含自由载流子吸收、受激辐射、双光子吸收、光谱烧孔和超快非线性折射效应的半导体光放大器理论模型,用以建立脉冲四波混频模型,并进一步仿真了基于半导体光放大器的光采样过程,重点讨论了自由载流子吸收、双光子吸收效应对采样特性的影响。仿真结果与实验结果相符。

对定向耦合型偏振分束器的原理进行了分析。设计了一种零间距定向耦合器，在空间上实现TE／TM模式分束；用BPM软件对所设计的器件进行仿真模拟，对于TE／TM模的消光比分别可以达到21．2dB和19．5dB；该器件在X切Y传的LiNbO₃晶片上采用Ti扩散技术制作完成。实验样品消光比测试结果TE／TM模分别为11．5dB和19．1dB，对于消光比不够理想的原因进行了初步的分析。