本文报道了一种2.07 μm 波段可调谐主动锁模光纤激光并在室内模拟大气湍流条件下进行传输特性研究。增益介质为1.5 m 长的掺钬光纤，主动锁模通过LiNbO3 强度调制器在腔内引入周期强度调制实现。腔内引入非线性偏振旋转效应实现波长2058.4 nm~2078.6 nm 可调谐。实验获得了稳定的基频锁模脉冲和10 阶，24 阶，48 阶谐波锁模脉冲，对应频谱信噪比为66.79 dB、61.37 dB、54.82 dB 和49.66 dB。锁模脉冲经过数字调制后在实验室内大气湍流模拟池中进行传输，分别获得了ΔT 为70 ℃，140 ℃和210 ℃时三种湍流强度和背对背条件下的眼图；与背对背条件相比，在ΔT=210 ℃时光信噪比降低了9.14 dB。

设计实验实现了基于级联调制器抽运源的1.7 μm波段宽带光源。采用连续光源和级联调制器组合的方式,在反常色散区域抽运1 km的高非线性色散位移光纤,产生了超连续谱。经过光纤波分复用器的滤波后,得到了峰值波长为1748.9 nm、输出功率约为22 dBm、20 dB光谱范围为1.6 ~2 μm、相应的谱宽约为419 nm的宽带光源。通过增加Sagnac滤波器,得到了频率周期为2.5 nm、强度周期为9.5 dB的多波长宽带光源。此外,分析了抽运功率、波长及重复频率对超连续谱展宽的影响。

大气湍流对自由空间光通信系统所造成的影响是不可忽略的, 为了减弱湍流对空间光通信系统带来的影响, 实验搭建了一套通信距离为900 m的真实大气信道宽谱部分相干光通信系统。系统采用皮秒脉冲泵浦高非线性光纤产生超连续谱并滤波得到部分相干宽谱脉冲, 对其调制后完成通信。在测试过程中, 实验专门设置了一条参考链路, 保证了测试环境的一致性。实验结果表明, 在中等湍流条件下, 系统光强闪烁指数为0.035 8, 相比窄线宽通信系统提升了23%, 最低探测灵敏度达到了-23.35 dBm, 相比窄线宽通信系统提升了42%。与窄线宽激光通信系统相比, 宽谱部分相干光通信系统可以明显降低湍流引起的光功率抖动, 并提升自由空间光通信系统通信性能。

设计并实验研究了一种结构简单的主动调制锁模高重复频率窄脉宽光纤激光器。采用窄线宽连续激光调制4 GHz高重频后, 通过拉曼增益孤子压缩效应将脉宽由27 ps压窄至2.6 ps。该高重频锁模激光泵浦一段300 m长高非线性光纤, 同时脉冲被展宽至7.4 ps。产生的超连续谱平坦度20 dB宽带可达250 nm, 功率波动为±0.2 dB。

高级多电平调制格式在海上高速和高光谱效率的光通信中已经显示出巨大的潜力。将正交相移键控(QPSK)调制格式引入自由空间光(FSO)通信, 实验证明可实现高达50 Gbit/s的高速FSO传输链路, 能够清楚地观察到所发送的QPSK信号的眼图和星座图。通过比较传输之前和之后的误码率曲线, 可以发现接收灵敏度都小于-36.7 dBm。当误码率为3.8×10-3时, 它们的功率损失都小于4.2 dB。