基于无磁性二维光子晶体设计了一种由直线波导及矩形谐振腔构成的类T型非互易性双通道滤波器。矩形谐振腔具有局域多频率电磁波且电磁波传播方向可调的特性，直线波导的结构尺寸决定了其对不同对称性电磁波的承载能力。利用矩形谐振腔和直线波导的特性实现了非互易性双通道滤波功能。实验结果表明：正向传输情况下，滤波器实现了中心波长分别为1534 nm和1574 nm，带宽分别为16 nm和8 nm的滤波传输，对应的插入损耗分别为0.4 dB和0.36 dB，通道间隔离度为33 dB和22 dB；反向输入情况下，电磁波对称模式的不匹配导致无法传输。这表明设计的双通道非互易滤波器滤波效果良好，在未来全光通信集成领域具有潜在的应用价值。

基于时空调制(STM)的单端环行器因其输入信号和调制信号的混合, 在接近所需频带处将受到互调产物(IMP)的影响, 这些IMP不仅会对相邻通道造成干扰, 还会限制调制参数。差分环行器通过匹配两个单端环行器, 以180°相位差的调制信号分别调制两个单端环行器, 从而消除IMP, 有效地改善了环行器的插入损耗、带宽及功率容量等指标, 提高了环行器的性能, 并降低了对调制信号的要求。该文描述了差分环行器的基本原理, 对差分环行器的电路结构、调制方式及测试方法进行了总结。对比分析表明, 差分体声波(BAW)环行器在插入损耗、隔离度及功耗等方面表现出优异的性能, 有望取代大多数商业系统中的铁氧体环行器。

针对亚波长超声环行器无法快速准确地确定一个更优的调制参数的问题, 该文提出了一种自动寻找更优调制参数的方法。以隔离度、插入损耗、反射系数和交调积作为约束条件, 定义一个目标函数, 并通过这个目标函数确定更优的调制参数。此目标函数可自行根据需要进行适当修改, 从而自动确定所需调制参数。利用定义的目标函数, 通过Matlab绘制环行器的性能指标与调制参数关系图。结果表明, 根据此方法确定的调制参数下, 亚波长超声环行器隔离度高达37 dB, 插入损耗低至0.3 dB,实现了快速准确地确定更优的调制参数, 从而验证了所提出方法的可行性。

体声波(BAW)环行器是基于角动量偏置的一类新型无磁环行器, 为了能准确地预测BAW环行器的性能, 该文给出了一种基于耦合模理论(CMT)的设计方法。首先由CMT推导出BAW环行器的解析模型; 然后利用Matlab绘制出归一化调制参数与环行器性能指标之间的关系图, 并从图中选择环行器综合性能较好的调制参数点; 接着以串联谐振频率1.752 GHz、品质因数1 593的体声波谐振器(BAWR)为例, 计算出解析模型中的系数, 同时确定调制信号频率和调制深度; 再利用Matlab编程绘制出BAW环行器的S参数完成设计; 最后将基于CMT计算的结果和基于ADS软件谐波平衡(HB)仿真结果进行对比。对比分析结果表明, 基于CMT设计的BAW环行器插入损耗、端口隔离度、回波损耗与HB仿真结果基本吻合, 验证了CMT设计方法的可行性。

提出了在三腔光力学系统中实现非互易性的理论方案。三个被强驱动光场驱动的光学腔场通过辐射压力分别与一个机械振子耦合,其中两个光学腔场通过光纤耦合在一起的同时还被弱探测光场驱动。基于海森堡-朗之万方程给出了三腔光力学系统的稳态解,利用输入-输出理论得到了传输振幅的具体表达形式。研究结果表明:三腔光力学系统中的非互易性来源于光力相互作用以及两个光学腔场相互作用之间的量子干涉效应;相位差不仅可以决定系统中能否发生非互易性,还决定了发生非互易性的方向;随着有效光力耦合强度增加,传输振幅曲线的变化形式完全不同;在一定的有效光力耦合强度下,腔光力学系统可以实现完美的非互易性。本研究成果为基于腔光力学系统的量子信息处理的应用提供了参考。

在大气信道激光传输中, 大气湍流对系统性能会产生较大影响, 主要体现为降低传输速率和增加误码率。在具有信道互易性的双向激光传输链路中, 两终端光斑信号强度的变化相关, 可以在终端提取信道状态信息, 以对信道影响进行补偿, 从而提高传输速率。本文首先在弱湍流条件下, 根据Rytov近似理论推导了平面波双向传输链路接收到的光斑信号的相关系数与传输路径的关系, 并给出解析式。结果表明, 两终端接收的光斑信号的光通量具有相关性, 且相关系数与传输路径有关。进一步搭建了双向收发共轴激光传输系统, 并进行了外场试验, 试验结果不仅验证了双向大气信道激光传输链路具有互易性, 且两接收端光斑信号光强的实时变化趋势相同。本文结论对实现大气信道高速率、低误码率激光传输具有重要意义。

为证明双向光传输系统中大气湍流信道的互易性，提出一种测量瞬时接收信号衰落相关性的方法，并建立了分析测量数据的数学模型。在相距883 m的两栋高楼之间进行双向光传输测量实验，根据测得的光斑图像数据，对信道的瞬时衰落相关性进行验证，并分析了实际场景下归一化接收信号起伏方差对相关系数的影响。结果表明: 两个相反方向的光信道瞬时衰落相关系数大部分均在085以上，最高可达095，证明了双向大气湍流光信道之间存在良好的互易性; 且随着归一化接收信号起伏方差的增大，相关系数呈轻微下降的趋势。

设计了一种嵌入磁性材料微腔的可调制的PT对称结构。通过传输矩阵法计算结构的传输谱,研究了磁微腔共振对PT对称结构的调制效应,得到一种可被入射角度方向和大小双重调制的增强的非互易带边模式,调制结果是带边模式在左右带边的转换。磁场大小的增加会导致带边模式向高频移动,磁场方向的变化也会引起带边模式在左右带边的转换。