提出一种基于保偏光纤布拉格光栅(PMFBG)的对称腔多波长掺铒光纤激光器(EDFL)。使用直接在保偏光敏光纤(PMPF)上写入的光纤布拉格光栅作为波长选择器件, 利用激光谐振腔中的偏振烧孔效应(PHB), 通过调整偏振控制器(PC), 在室温下得到稳定的四波长激光运转。输出激光的边模抑制比(SMSR)达到50 dB, 约一个半小时重复扫描时间内对应于每一波长的振幅变化差异均小于0.8 dB。

提出一种基于啁啾莫尔光纤光栅(CMFG)和掺铒光纤放大器(EDFA)的可调多波长激光器,其结构简单、降低了成本,并实验验证了室温下稳定的激光输出。作为波长选择器件,啁啾莫尔光栅具有优良的梳妆滤波特性,包括稳定的信道间隔、超窄的通带带宽,而且制作方法简单灵活。实验测得的光信噪比达到50dB,在一个小时的观测时间内,各波长激光输出的功率抖动均小于0.5dB,各信道的输出功率均衡,差值小于1dB。讨论了优化该激光器输出性能的方法,并用实验结果证明了基于啁啾莫尔光栅激光器结构的优势。

针对制作可用于40 Gb/s全光色散补偿的宽带线性啁啾光栅时出现带内群时延纹波波动较大等问题,提出了一种通过设计和改变切趾函数的参量来优化线性啁啾光栅的新方法。该方法实现简单,只需根据需要设计具有不同滚降特性的切趾函数,同时利用遗传算法来优化切趾参量,结合传输矩阵法经过200代获得了低带内时延纹波的线性啁啾光栅。数值结果验证了采取非对称分段切趾法在保持反射谱宽和平坦性的同时可以抑制带内群时延纹波的优越性。利用该方法制作了反射谱工作带宽为1.06 nm、时延纹波不超过45.60 ps、可用于大容量密集波分复用系统(DWDM)色散补偿的线性啁啾光纤光栅。

利用宽带保偏光纤光栅(PFBG)、普通有源光纤和窄带普通光纤光栅构成独立的谐振腔,且窄带普通光纤光栅的中心波长分别与保偏光纤光栅的一个反射峰波长对准,可以输出稳定的双波长/单波长的单偏振激光。利用这一思想,制成了基于非保偏有源掺杂光纤的单偏振双波长光纤激光器。实验结果表明,双波长同时激射时的激光消光比为 46.7 dB,单波长激光的消光比为59.6 dB,滤波出单波长测量其偏振度为98.5%。这种激光器在微波光子领域可用于在光域产生微波。

相移光纤光栅作为透射型带通滤波器件降低了使用成本和插入损耗,在光通信和传感领域有着较高的应用价值。啁啾相移光纤光栅的透射峰波长和数量由相移点的位置和数量来确定,透射峰特性受相移量的影响。采用分段切趾的方法获得满足光通信要求的滤波特性,利用传输矩阵法分析了切趾前后透射峰特性的变化,结果表明：切趾改善了滤波器的幅度和相位响应,依据滤波器的设计要求选取不同的切趾函数以及切趾比例;切趾还大大减弱了透射峰波长和深度对相移量的敏感度,适当切趾后相移量的影响可以忽略。并提出一种应用双通道啁啾相移光纤光栅滤波器产生脉冲毫米波副载波信号的方案。

相移光纤光栅作为透射型滤波器件降低了使用成本,在光通信和传感领域有着较高的应用价值。将传输矩阵法与谐振理论相结合,详细分析了相移量、相移点位置对啁啾相移光栅反射谱特性的影响,数值模拟和实验结果表明,啁啾相移光栅与均匀相移光栅不同,当位于啁啾光栅中点的相移调制量偏离π/2时,透射峰在偏离光栅反射谱中心的同时深度逐渐减小; 当相移点在光栅上的位置发生变化时,透射峰位置也随之改变,但深度基本保持不变。利用啁啾光栅的这种特性,可形成具有多个透射峰的多点相移光栅。

将环形谐振器与马赫-曾德尔干涉仪相结合,利用谐振器反馈回路引入的相位调节效应,选择合适的谐振器耦合角,设计出一种具有最大平坦滤波响应的环形谐振器辅助马赫-曾德尔干涉型波长交错滤波器。与普通马赫-曾德尔干涉型波长交错滤波器相比,不仅阻带抑制(>38dB)和过渡带滚降特性明显加强,而且在通带中心15 GHz范围,将色散降低到±10 ps/nm以内,从而可以有效避免对传输信号造成失真。在此基础上,进一步研究环周长(Lr)与马赫-曾德尔干涉臂长差(ΔL)之间的关系,指出波长交错滤波器奇偶输出端口的带宽分配比直接决定于Lr/ΔL,当调整Lr/ΔL=1/2,可以实现具有1∶2非对称带宽分配特性的新型波长交错滤波器,为10 Gb/s向10 Gb/s+40 Gb/s系统升级提供一种简单、灵活的方式。

理论上分析并从实验上验证了一种利用均匀相位掩模板写入啁啾光纤光栅的方法:将光纤弯曲,由于光纤离掩模板的距离不同从而使光纤光栅的周期轴向渐变,由此产生啁啾。分析了这种啁啾光纤光栅的谱特性和时延特性,同时也分析了由于光纤离掩模板的距离不同而引起的折射率调制变化给光纤光栅特性带来的影响。设计了一种石英曲面,利用其使光纤按照弯曲函数进行弯曲,然后进行紫外曝光制成了线性的啁啾光纤光栅。实验中制作的啁啾光纤光栅色散值为-1102 ps/nm,纹波为17ps。通过改变弯曲函数就可以实现利用一块均匀相位掩模板制作不同啁啾量的啁啾光纤光栅的目的,降低了啁啾光纤光栅的制作成本。

环形谐振器因体积小、功能强、结构简洁等优点长期以来一直在光无源、有源器件的设计和制作中发挥着重要的作用。对光纤的弯曲损耗特性进行了深入分析,指出只有采用微细光纤才能降低全光纤法所制作的环形谐振器的尺寸,加宽器件的自由光谱范围(FSR)获得更好的精细度和品质因子。然后,在改进熔融拉锥技术的同时,保持慢变、绝热条件拉制出在80 mm长度范围内具有良好均匀性、半径为5 μm的高质量微细光纤,在此基础上采用自缠绕法研制出半径仅为500 μm,谐振效果明显加强的全光纤型微环谐振器,从而很好地解决了集成型微环谐振器较高的弯曲损耗和连接损耗问题。

理论分析了一种将微环谐振器阵列与马赫曾德尔干涉仪(MZI)相结合实现的反射型滤波器结构。将此结构类比为两类四端口网络级联模型,利用传输矩阵法推导出其通用函数形式,并给出单环及三环结构下的能量反射系数具体公式。通过传输函数矩阵模拟计算了取不同耦合系数值情况下的反射谱形变化,给出了原因分析及讨论。并模拟了引入传输损耗对三环结构谐振峰反射率的影响。数值结果表明：适当选取直波导与微型环以及微型环间耦合系数幅值时,此结构能够作为反射型滤波器件应用于密集波分复用(DWDM)系统,也可实现激光器反射镜面的功能;由于传输损耗增加而引起的谐振峰反射率下降程度依赖于所选取的耦合系数值。