在全数字发信机系统中, 射频脉宽调制(RF-PWM)将基带调制信号的幅度与相位信息编码为输出脉冲的宽度和位置。由于数字信号处理器件的非理想特性, 其时钟信号的上升沿和下降沿存在抖动误差, 影响 RF-PWM的输出信号质量。基于 3种 RF-PWM实现方案, 本文通过公式推导确定了时钟抖动引入的非线性失真项, 并给出了时钟抖动影响下不同方案输出脉冲信号底噪的数学解析式。最后利用 Matlab软件, 对不同方案在时钟抖动条件下的基波、奇次谐波和底噪进行仿真验证, 结果证明理论推导正确; 同时对信号的矢量幅度误差(EVM)和邻信道功率比(ACPR)进行仿真, 分析出时钟抖动对信号带内外性能的影响。结果表明, 时钟抖动引入的非线性失真主要体现为底噪的抬高; 不同 RF-PWM实现方案时钟抖动的影响特性各有不同, 其中五电平方案对时钟抖动影响具有抑制效果, 且随时间分辨力的增大而增大。

光子计数激光雷达具有灵敏度高、体积小等特点, 是未来远距离探测激光雷达的发展方向。光子计数激光雷达在探测时会产生游走误差, 从而影响系统的测距精度。文章就游走误差与探测器时间抖动之间的关系进行了理论分析与实验验证。首先, 基于激光雷达方程、单光子探测器时间抖动与光子计数探测的概率统计特性, 建立了激光回波信号与探测器时间抖动的数学模型；然后使用该模型进一步推导了探测器时间抖动与游走误差之间的关系, 计算分析与仿真实验都表明：系统的游走误差与探测器时间抖动呈正相关关系。最后, 使用拥有不同时间抖动的单光子探测器进行了实验, 实验结果表明：当探测器时间抖动标准差分别为15, 350和1152ps时, 游走误差分别为0.88, 2.55和12.56cm。

时间抖动是衡量光频梳、低相噪激光器、微波光子雷达等低噪系统性能的核心参数, 其精确测量已成为一项重要工作。传统的直接探测法受限于微波振荡器的本地噪声或光电探测器的噪声, 测量精度较低, 在实际应用中无法实现对极低时间抖动参数的高精度测量; 光外差、光学互相关等光学测量方法存在着系统复杂的缺点, 并且对参考源和被测源的要求较高。为了测量阿秒级别的时间抖动, 本文研究了一种高精度、无参考源的时间抖动测量方法, 该方法主要基于长光纤延迟线和光载波干涉技术实现对时间抖动的超高精度测量, 在满足较高测量精度的前提下无需两个相似待测源, 极大降低了测量系统的复杂程度。然后, 优化了测量系统结构, 解释了光纤延迟线体系中伪像峰机理, 并提出了二次差频梳齿模型。系统仿真测得100 MHz重频激光器在其100次谐波点10 GHz处、频偏10 MHz时的噪声基底为3.29×10-13 fs2/Hz(等同于-211 dBc/Hz), 从10 kHz到10 MHz总的均方根时间抖动为535 as。实验结果表明, 此方法在超低时间抖动测量方面具有明显优势, 作为一种便捷、高效的时间抖动测量方法, 可以应用于被动锁模激光器、光频梳、超连续谱等不同待测源。

采用简化的孤子微扰模型方程组, 研究了注入锁定时被动锁模半导体激光器的时序抖动噪声特性.研究发现, 当注入锁定的耦合系数为10-3 ps-1时, 在100 kHz到10 GHz的频率范围内, 从锁模激光器的时序抖动噪声可从自由运转情况下的皮秒量级(3.83 ps)下降至几十飞秒.还讨论了主从锁模激光器的稳态相位差、注入耦合系数、线宽增强因子等参数对时序抖动噪声特性的影响.计算结果表明, 时序抖动对稳态相位差不敏感, 而耦合系数的变化对其则有显著影响; 此外, 线宽增强因子越小, 时序抖动噪声越小.

An attosecond precision and femtosecond range timing jitter measurement and control technique is proposed. It is based on the modulation of the combined pulse induced by relative time delay of individual pulses. The core of this timing jitter detection method is the integrated technique of optical cross correlation and electrical energy interferometry. To illustrate this technique, a proof-of-principle experiment is demonstrated based on two 237 fs pulses. The peak-to-valley timing jitter of the two pulses to be combined is less than 700 as in 1 h and the average efficiency of coherent beam combining could reach to 91.6%.

为了研究自相似脉冲系统中的噪声扰动，从含噪声的非线性薛定谔方程出发，推导出了时间抖动和能量抖动方差表达式。结果表明：噪声使自相似抛物线脉冲形状、 频谱和啁啾的畸变非常严重，噪声扰动导致了脉冲振荡和频谱抖动。脉冲仍具有线性啁啾，但在前后沿出现起伏波动。初始阶段噪声扰动很小，可以忽略； 随传输距离增大，噪声扰动的影响迅速增大。不同的正色散和增益对时间抖动和能量抖动方差影响不同。

推导了准线性光传输系统中受信道内四波混频、信道内交叉相位调制等信道内非线性效应 影响的非线性传输方程,搭建了可构成多种色散管理方案的仿真传输链路,对10 Gb/s、40 Gb/s、 100 Gb/s、160 Gb/s等四种不同速率的准线性光传输系统的色散管理方案进行了数值分析,分析了 幅度抖动与定时抖动的关系,幅度抖动与系统Q值的关系,以及脉冲初始功率与系统Q值的关系。 首次得到了单信道准线性光传输系统的最优色散管理方案与系统传输速率相关,并且随着系统传输 速率的增加,前色散补偿部分的比例应逐步减少、后色散补偿部分的比例应逐渐增加并可量化的结论。

基于高重复频率低抖动激光器，结合波分复用和时分复用，设计了一套高采样率高精度的光采样系统。给出了光采样量化精度、采样率与采样脉冲时间抖动以及幅度抖动的关系。分析了系统的偏振特性及减小色散累积时间抖动、光纤折射率引起的时间抖动的措施，同时讨论了高功率短脉冲激光在光纤中传输的非线性效应抑制措施。