基于传统数字射频存储的多普勒雷达干扰信号产生技术被证实为一种有效的方案, 能够通过数字域存储雷达信号, 并调制产生一定的频率偏移量,达到欺骗雷达的目的。此外, 基于光学射频存储的雷达干扰信号产生技术虽然能够保留雷达信号的指纹信息, 但无法产生预定的多普勒调制。文章提出了一种基于微波光子时间拉伸效应的多普勒雷达干扰信号产生技术, 在光学射频存储的基础上, 通过微波光子时间拉伸效应, 在调制到光域的雷达脉冲信号中加入一定量的多普勒频移, 达到对雷达速度欺骗的效果。并且对该项技术开展了仿真工作, 验证了该方案的可行性和实现效果。

时间拉伸色散傅里叶变换(TS-DFT)技术推动了锁模激光器中瞬态现象的研究,对于揭示复杂系统中的耗散动力学过程具有重要意义。介绍了TS-DFT技术的基本原理及其在数据采集和数据处理中存在的关键问题,总结了TS-DFT技术在被动锁模光纤激光器的类噪声脉冲与怪波、孤子爆炸、孤子束缚态、锁模自启动和矢量孤子等各类超快现象研究中的应用。

ADC广泛应用于手持设备, 以及**等领域。电ADC受限于时钟抖动和比较器模糊等关键指标, 性能基本接近理论极限, 提升空间有限。光ADC发挥了光子学的优势, 具有极大的带宽, 能实现远距离传输、远端处理, 是ADC发展的理想方向。光ADC能够很好地突破电ADC理论上的极限, 因此引起广泛关注。利用时间-波长交织、时间拉伸原理进行了光ADC的开发研究, 制做了高速光ADC样机, 进行了实验, 并分享了各项技术的细节。此外, 硅光集成技术将为光ADC技术打开新的窗口。

目前的流式细胞仪有非成像式和成像式两类。非成像式流式细胞仪虽有高吞吐量但无法提供细胞形态学信息;成像式流式细胞仪虽然能得到细胞的形态学信息,但受传统CCD等面阵列成像传感器的帧率限制,吞吐量不高。针对这一问题,提出并设计了一种基于光学相干检测技术的超快流式细胞定量相位成像系统,其有效线扫描成像速度可达100 MHz。细胞成像实验结果表明,设计的实验系统可获取高对比度的细胞定量相位图像以及5万个细胞每秒的理论吞吐量。

设计了基于时间波长交织技术的多通道连续型光子时间拉伸模数转换(PTS-ADC)系统。研究了互补型双马赫-曾德尔调制器(MZM)结构对多通道连续型PTS-ADC的性能影响。通过理论推导验证了互补型双MZM抑制PTS-ADC中二阶谐波产生的原理。设计了一种基于互补型双MZM的连续型PTS-ADC系统,利用Optisystem软件对该系统进行仿真研究,对频率为6 GHz的射频(RF)信号进行模数转换。仿真结果表明,基于互补调制的多通道连续型PTS-ADC系统可以对RF信号实现降频处理及连续采样,实现了4.69的有效量化位数。

研究了互补型双马赫-曾德尔调制器(MZM)结构对光子时间拉伸模数转换器(PTS-ADC)的性能影响。通过理论推导验证了互补型双MZM抑制PTS-ADC中二阶谐波产生的原理。设计了一种基于互补型双MZM的PTS-ADC系统, 利用Optisystem软件进行仿真研究, 分别对5组不同的输入射频(RF)信号进行模数转换(10, 15, 20, 25, 30 GHz), 对比互补型双MZM和单输出MZM作为电光调制器时, 各系统对RF信号采样恢复的频率值。仿真结果表明, 互补型双MZM结构可以有效抑制二阶谐波, 提高了PTS-ADC的量化精度。

在全光网络中光码流的性能监控、强场物理中单次激光脉冲性能评估、干涉测速以及其他许多物理过程中都需要对瞬态光信号进行实时测量。提出了一种结合宽光谱抽运四波混频光-光采样和时间拉伸的瞬态光信号实时测量技术，拟利用特种光纤的超快非线性效应对光信号进行超分辨率采样，同时将单波长信号转换为宽光谱信号，进而利用光纤色散傅里叶变换对信号进行时间拉伸，可大为降低初始光信号带宽。对宽光谱四波混频和时间拉伸过程进行了理论分析，表明该方案是完全可行的。

光子时间拉伸模数转换(PTS-ADC)技术利用光纤中的色散效应对被采样信号进行时间拉伸和带宽压缩，可大幅提高传统模数转换器(ADC)的采样率和模拟带宽。但PTS-ADC 也存在采样时间窗口有限的缺点，难以满足连续信号的采样。采用多通道结构化设计是实现PTS-ADC 连续采样模式的有效办法，但也存在通道间的失配误差。本文优化了多通道结构设计方案，可用于产生连续光载波和实现连续模式采样的PTS-ADC 系统，并对该方案中多通道之间的偏置误差、增益误差和时间倾斜对系统的影响进行了理论分析和数值仿真。搭建了三通道实验系统平台，验证了该方案的可行性，系统采样率超过200 GSa/s、模拟带宽可达到45 GHz、有效比特位达到3.7。

光子时间拉伸模数转换(PTS-ADC)系统利用光纤中的色散效应对被采样模拟信号进行时间拉伸和带宽压缩，可大幅提高电模数转换器(ADC)的采样率和带宽。现有的PTS-ADC系统需要很长的色散光纤作为传输介质，它所带来的损耗限制了系统信噪比(SNR)和有效比特位(ENOB)。虽可通过提高光脉冲功率来改善系统的SNR，但色散光纤中的非线性效应利用了信噪比的提升。从理论推导、数值仿真和实验验证三个方面综合分析了非线性效应对PTS-ADC系统性能的影响，包括系统功率传输函数、载波与谐波功率比（CIR）。结果表明：第一段色散光纤中的非线性效应不会使得被采样模拟信号失真，相反地会提高系统带宽和CIR；而第二段色散光纤中的非线性效应则会恶化系统性能，应予以避免。

模数转换器的采样速率和模拟带宽能通过预处理器得到提高。时域展宽就是一个可以提高电子数字转换器性能的技术,它是将模拟信号在数字化前减缓其速度,以实现实时采样。我们证明了1.56TSa/s超高采样率的实时模数转换器,它是通过基于大色散光子晶体光纤的时域展宽预处理完成的。该预处理器利用了大色散光子晶体光纤,将高速的光载波在时域进行大比例展宽,在数字化时处理的是被展宽的信号,因此可以得到超高的采样率。基于大色散光子晶体光纤的时域展宽预处理器不仅能大大缩短所用光纤长度,减小光纤传输损耗,而且还能减少多个掺铒光纤放大器对载波信号带来的畸变。