在可调谐二极管激光吸收光谱技术中, 直接吸收法通过对透射光强拟合可直接得到线型函数, 但目前具有较高信噪比的波长调制法不能对其进行有效测量。提出一种基于多次谐波的线型函数测量理论及方法, 通过谐波通项表达式推导出谱线中心频率处二次与四次谐波比值仅与线型函数和调制系数有关, 当调制系数m为2.492 8时, 无论线型函数中Gauss线宽和Lorentz线宽所占比例如何, 二次与四次谐波比值均为2.186 2, 根据该点的特征可首先得到谱线半宽, 然后将其应用于弱吸收条件下2f/1f气体浓度免标法测量。实验中采用2 326.82 nm处谱线对CO浓度进行了测量, 其结果与传统直接吸收法测量结果误差小于2%。文中为波长调制法中线型函数的精确测量提供了重要的理论依据, 进一步完善了2f/1f免标法。

为了研究射频强度调制激光信号光源的参量, 特别是调制深度对调制波的抗干扰能力产生的影响, 采用干涉法对射频强度调制激光信号在通过大气湍流干扰后其相位的变化进行了理论分析和实验验证。搭建了Mach-Zehnder干涉仪, 参加干涉的两束光分别为未经调制的单频光和调制后的双频光。以干涉条纹对比度作为信号相位起伏的衡量标准, 比较不同大气湍流干扰条件下, 干涉条纹的对比度随调制深度的变化。大气湍流由空间光调制器模拟产生, 分别在26.32%,42.04%,67.59%和85.04% 4种调制深度下, 比较有无大气湍流时干涉条纹的对比度的变化。结果表明, 调制信号的调制度越深, 其抗大气湍流干扰的能力越强。该结论对双频激光雷达光源的选择具有一定的参考意义。

基于谐波检测的调制光谱技术可以实现气体浓度的高灵敏检测,而最佳分析性能的实现依赖于系统调制参数 的优化。研究了基于谐波的红外激光调制光谱信号特征,分析了调制参数与谐波特性的对应关系,针对 典型的红外半导体激光光谱气体检测系统开展了实验研究与验证分析,获取了不同调制信号电压的谐 波信号特征,分析确定了系统最佳调制参数。

为了减轻电光调制器的非线性效应以及光纤色度色散给直接检测光正交频分复用系统性能带来的损伤，对两者的损伤机理进行了理论分析.在此基础上提出了在发射中使用一种针对调制器的非线性采用预失真技术，而高频子载波功率衰减采用预增强的联合预处理技术来改善系统的性能.运用数值仿真法对所提出的方法进行了验证，结果表明在光背靠背传输系统中调制指数最优时，接收信号的误差矢量幅度值可以得到2 dB的改善.随着光纤传输距离的增长，正交频分复用信号高频子载波功率衰减程度加剧而使得信噪比恶化，从而导致系统误码性能急剧下降.使用所提出的预处理技术的计算复杂程度低，可以使接收机的灵敏度得到明显的改善.

分析了基于相位调制的两种不同RoF链路模型及其性能参数,分别推导得出了这两种不同RoF链路的链路增益GRF、噪声系数NF以及动态范围SFDR的表达式,并对两种链路的性能进行比较。经过仿真后可以证明两条链路中都存在一个最优的调制指数,使得链路的性能达到最佳,且利用马赫增德尔干涉仪(MZI)的链路性能要优于利用光纤色散的链路性能。

根据半导体光放大器中四波混频效应产生的等效折射率光栅理论，利用调制折射率和载流子寿命的物理现象模型推导并分析了信号光延时量与半导体光放大器注入电流、泵浦光入射功率、泵浦光与信号光的频率失谐量之间的定量关系，并采用半导体光放大器分段模型的方法进行了数值模拟.相比于目前从降速因子的角度定性分析频率失谐量对延时效果影响的方法而言，本文可以将延时量同实际实验中可控参量直接联系起来，对于指导实验更具有可操作性，并且分段模型的方法具有更高的精确性，通过与现有实验结果对比证明该计算结果与实验结论一致.

研究了在采用光单边带(SSB)调制方式的光纤承载射频(ROF)系统中,射频(RF)信号对光载波的调制指数对调制产生的光载毫米波信号中光载波和光边带分量之间功率对比关系的影响。针对单边带光载毫米波信号中的光载波分量和光边带分量的功率相差较大时,ROF系统的接收灵敏度较低的问题,分析了决定光载波和光边带分量的功率的主要因素。并指出通过选择最佳的射频调制指数可以使光载波和光边带分量的功率平衡,给出了最佳调制指数的值。仿真结果证实了最佳射频调制指数能够使光载波和光边带分量的功率平衡,进而使微波光纤系统的光接收灵敏度达到最高。

研究了光栅外腔半导体激光器(ECDL)对射频频率调制的响应特性，分析了射频频率调制时光栅外腔对半导体激光器的边带信号的影响。实验中测量了GHz射频频率调制的ECDL输出的边带信号随射频信号功率、注入电流、光栅外腔长度的变化情况。证实了当射频调制频率等于光栅外腔自由光谱区的整数倍时，ECDL输出的边带信号可在一定程度上得到增强。

针对强度调制直接检测波分复用系统研究了抽运探测波结构中自相位调制和交叉相位调制共同作用下的光信号传输,给出了确定任意抽运信号下的探测波时域波形及强度调制率的理论解析方法,分析了信道间隔、传输速率对于交叉相位调制的影响,发现抽运波自相位调制的作用主要体现在使探测波时域强度调制率有所增大,解析结果和数值仿真能较好地吻合。

设计并制作了一种采用微波驻波电极的电光调制器, 该调制器被用于光谱展宽。 通过非周期极性反转方法, 在16.25 GHz的调制频率下实现了微波驻波与光波的相位匹配, 从而获得了大调制度。 实验中的光谱展宽达到2.5 THz。