在铒镱共掺磷酸盐玻璃波导放大器系统的速率方程和传输方程中,考虑上转换效应,并引入描述波导中信号光和泵浦光光场相互作用的重叠因子,以此讨论前后双泵结构与单前泵结构中,Er/Yb共掺比、泵浦光和信号光功率、泵浦光模数等因素对信号光增益的影响,并得到信号光增益光谱和放大自发辐射光光谱.模拟结果表明,与单前向泵浦相比,相同功率条件下,前后双向泵浦中,泵浦功率密度低且均匀分布,上转换效应被有效抑制,1532nm处信号光增益增大约2dB/cm,放大自发辐射光总功率提高.前后双向泵浦同样可以减弱多模泵浦光对增益的负面影响.数值模拟结果与实验值基本一致.

通过分析掺铒(Er3+)玻璃波导放大器(EDWA)的放大增益机理,提出抽运光与信号光光模场分布之间的归一化重叠积分因子(Γ),并引入到掺铒波导放大器增益模拟计算中,使理论模型更切合实际。以Ag+-Na+二次离子交换工艺制作的具有埋入型渐变折射率分布的掺铒波导放大器为例,采用数值方法模拟了条形波导截面上的二维折射率分布及抽运光、信号光的光模场分布。计算了不同工艺参量设置下的Γ大小,讨论Γ对放大器增益的影响。结果显示,在二次离子交换制作过程中设置适当工艺参量优化折射率分布,能有效改善波导中抽运光与信号光光模场分布之间的重叠因子,提高掺铒波导放大器的增益。计算结果显示,在一定条件下,Γ从0.5增至0.8,每厘米长度掺铒波导放大器的放大增益可提高近1.5 dB。

用Matlab软件模拟分析了高频光波导电光位相调制器的输出光谱特性.结果表明,在一定频率的微波源作用下,单色光通过光波导位相调制器后会产生光频谱展宽,展宽光谱中包括中心波长及各阶光边波带.随位相调制深度加大,边波带数目增多,光谱展宽增大;位相调制深度为3.3时,10dB展宽光谱中含边波带数为8个.实验制作了光波长1.55(m、微波频率10GHz的铌酸锂电光波导位相调制器;输出光谱中可清楚观察到正负三阶等频率间隔的边波带,即可实现七路光源输出,由此提出并验证了光波导位相调制技术用作多波长光源的可能性.利用位相调制器的光频谱展开得到多波长光源,具有成本低、易实现、促进系统集成等优点,有良好的应用前景.

提出一种非对称窄带光纤环形反射镜结构的可调谐掺铒光纤激光器.980nm泵浦光对掺铒有源光纤进行抽运,高双折射光纤、偏振控制器(PC)和光纤耦合器构成窄带光纤反射镜,窄带光纤反射镜和普通光纤反射镜组成激光谐振腔,利用窄带光纤反射镜工作带宽纳米量级的特性得到单纵模激光.调整偏振控制器改变反射镜对不同波长的反射率,实现可变波长的激光输出.实验表明,该激光器的工作带宽为8nm,120mW泵浦光条件下最大输出功率为4mW,3dB带宽(脉冲的半高宽度)小于0.2nm,边模抑制比为20dB以上,在1527nm～1535nm的波长范围内观察到稳定激光输出.

研究了掺铒磷酸盐玻璃波导放大器的特性。利用重叠因子将980 nm光抽运的掺铒玻璃波导放大器四能级模型的速率传输方程进行化简，在考虑上转换效应和放大自发发射的情况下，利用数值模拟的方法，得到了掺铒玻璃波导放大器的增益与Er3+离子浓度、抽运功率、波导长度等参量之间的关系曲线；同时模拟出放大自发发射曲线并与实验测量结果进行比较。结果表明在考虑上转换效应和放大自发发射的情况下，理论结果和实验测量结果是一致的。同时看到，选择合适的铒离子浓度是制作掺铒玻璃波导放大器的关键；并且为了全面发挥掺铒玻璃波导放大器的性能，需要抽运功率、波导长度等各个参量配合起来。

报道了对高斯型及指数型变耦合系数三波导耦合器的一些重要的全光开关特性进行的研究。利用四阶龙格库塔方法对指数型和高斯型两类变耦合系数三波导耦合器进行了数值计算。数值计算结果表明

提出了一种用指数型变耦合系数定向耦合器同高斯型变耦合系数定向耦合器级联所构成的新型全光开关。理论分析及数值模拟均表明,它同用常系数定向耦合器级联所得的器件相比,具有一个很大的优点,即可以消除开关曲线在过开关区中的振荡,因而具有更好的开关特性;同时,它同用高斯型变耦合系数定向耦合器级联所得的器件相比,具有陡峭的动态开关区(即功率透过率从0逐渐升至1的区域)。综上所述,该级联耦合器更加适合于做全光开关,且在满足一定的开关曲线的要求下,可以通过改变各级联耦合器的参量以改变单元耦合器的数目。

研究了高斯常数高斯平滑连接的复合型变耦合系数定向耦合器的开关特性曲线。研究了耦合器各分段长度对开关曲线的影响。数值模拟发现,耦合器各组成部分的参量对耦合器开关曲线尾部的振荡及开关功率的大小均有影响,且呈现出一定的规律性。高斯型波导部分的相对长度以及直波导部分所占份额共同决定了耦合器开关曲线尾部的振荡大小,且开关曲线的振荡与耦合函数的傅里叶变换的振荡密切相关。

研究了用己二酸和苯甲酸的不同混合摩尔比作为质子源交换制作的Z切LiNbO3光波导的表面折射率改变、波导深度、折射率分布等光学特性。结果表明,在交换温度为230℃,交换时间为6 h时,混合摩尔比较高时,波导为β4相;较低时,为β3相。在β4相时,混合摩尔比越大,波导的表面折射率改变和波导的深度越大;在β3相时,不同的混合摩尔比交换的波导光学特性差别不明显。用双晶X射线衍射法对单苯甲酸和混合摩尔比为60%制作的光波导进行X射线衍射。以上结果对波导器件的制作及理解波导折射率改变的物理机制提供了一些有用的信息。

以波导电光调制器芯片结构为例,利用点匹配法计算调制器芯片的电场分布,从而计算调制器电极的微波有效折射率,由此提出了器件折射率的概念.进一步证明了当光电信号互相匹配时调制带宽可达100GHz.