实验演示了一台小型化的全光纤强度差压缩态光源。该光源采用色散位移光纤作为非线性介质，其脉冲泵浦光的重复频率约为50 MHz，具有结构稳定、体积小的优点。采用宽带宽差分探测器，在较宽的分析频率范围内对该光源的强度差压缩特性进行测量分析。结果表明：室温下该光源的频率小于65 MHz时，测得的强度差噪声低于散粒噪声极限；在频率为20 MHz处测到了约3.8 dB的强度差压缩。本研究为后续在时域上测量强度差压缩奠定了基础。

研究了椭圆纤芯少模光纤的模式特性,给出了少模光纤中克尔非线性耦合模方程的一般形式,详细描述了少模光纤参量放大器的设计方法。利用COMSOL仿真软件获得了导波光场模式分布对纤芯椭圆率的依赖关系,进而计算了少模之间的四波混频相位失配因子和相应的模场交叠积分(或非线性系数)。研究了阶跃型折射率分布的椭圆纤芯少模光纤中三个模群的简并四波混频过程。结果表明,当LP_21a模的抽运光功率为0.5 W时,LP_11a模的信号光增益达到20.15 dB,在增益劣化2 dB的范围内可允许的椭圆纤芯误差为0.6 μm。

首先介绍了级联结构光纤参量放大器的工作原理, 即通过两种光纤色散补偿来平坦信号输出增益。其次推导出小信号近似下单泵浦级联光纤参量放大器的信号输出增益表达式, 并在此基础上利用Matlab软件对影响增益特性的各个参数进行数值分析。结果表明, 级联光纤参量放大器的峰值增益与增益带宽, 受到分段数、泵浦光功率、泵浦波长、色散补偿光纤(DCF)长度、高非线性光纤(HNLF)的零色散波长、HNLF长度、HNLF非线性系数和HNLF色散斜率的影响。

在光纤参量放大器中，由于强抽运光与信号光的相互作用，四波混频效应引入的非线性折射率随频率发生变化，从而导致光波群速度的减慢或加快。通过分析影响四波混频效应引入的折射率变化的各个参数，研究了饱和效应对快慢光的影响。通过龙格库塔方法数值求解非线性耦合方程组，对比低入射功率和高入射功率下，信号光的解析结论与数值结论差异，得到了抽运光饱和效应对信号光延时影响较大的区域，即光纤参量放大增益谱边带区域。在完整模型条件下，分析了抽运光功率和光纤长度选择对快慢光的影响。这些结论对认识光纤参量放大器中的快慢光现象有重要帮助。

文章采用计算机系统仿真的方法，通过数值求解简化的基本传输方程和非线性薛定谔方程，研究了采用相敏光纤参量放大器(PSA)作为在线放大器时，偏振模色散(PMD)对系统传输性能的影响。系统传输方案采用平均孤子系统。仿真结果表明：当PMD系数增大时，孤子脉冲出现分裂和展宽，幅度出现衰减，从而导致系统的传输性能下降。

提出和设计了一种宽带宽、高增益和增益平坦的光纤参量放大器，它具有双泵浦和两段高非线性光纤级联的结构。选择光纤的四阶色散系数作为优化的指标之一， 用普通的数组循环计算法，对双泵浦及两根高非线性光纤组成的系统进行模拟，获得了峰值增益62.46 dB，起伏小于5 dB，带宽高达424nm的光纤参量放大器。

在小信号条件下, 结合相位补偿, 推导了四波混频耦合方程, 得出了级联光纤参量放大器(CFOPA)的理论输出增益和相位表达式, 借以对CFOPA带宽增益特性进行分析, 并与单段光纤参量放大器(SFOPA)相关特性做了比较。分段数N=10时, CFOPA的3 dB带宽可以达到67.2 nm, 而SFOPA则只有12.6 nm, 即通过级联增加了54.6 nm。同时, 若考虑光纤损耗及级联熔接损耗后, CFOPA的3 dB带宽将保持不变, 而峰值增益降低。研究表明, 将色散位移光纤(DSF)进行多段级联相位补偿可有效提高其放大带宽；在DSF长度、抽运光功率或闲频光初始功率给定时, CFOPA的增益带宽较SFOPA有明显增加, 且具有更好的增益平坦度。

研究了光纤的受激拉曼散射、偏振效应, 对双抽运光纤参量放大器的增益的影响。由一组耦合方程模型推导出了增益表达式, 得到的仿真结果表明：受激拉曼散射使光参量放大器的增益谱表现出不对称性, 同时其峰值增益比不考虑受激拉曼散射效应时大; 当两抽运光波长的差值增大时, 信号峰值增益随之减小, 平坦性变差; 如果拉曼响应延迟时间越小, 增益峰值就越大; 当双折射因子越大, 峰值增益越小。当考虑到偏振效应时, 信号的增益和功率与信号偏振角度有关。当信号偏振方向与抽运光偏振方向一致时, 信号增益最大, 当信号偏振方向与抽运光偏振方向正交时, 信号增益最小。

文章研究了在采用高非线性光纤的光纤参量放大器中，光纤长度的选取对增益谱性能的影响，结果表明，在其他参数固定不变的情况下，光纤长度选取的不同会在很大程度上改变增益谱的形状。最后,文章提出一种最佳光纤长度的选取方法，并通过数值模拟验证了该方法能有效地改善增益性能。

利用光纤参量放大器(FOPA)中的波长转换特性完成全光与逻辑运算。以波长转换的原理为基础, 从两路输入光波的四种码字组合的相位匹配关系入手, 证明了FOPA的闲散光输出与两路输入光波的逻辑关系符合与门的逻辑。通过龙格-库塔方法数值求解非线性耦合方程组, 仿真证实了FOPA的输出与输入光波满足全光与门的逻辑, 研究了此全光与逻辑门闲散光波的输出功率随光纤长度、输入光波的功率比值以及输入光波波长位置的变化关系, 为实际中优化设计全光与门提供了参考。并对100 Gb/s的全光与逻辑运算中所应选择的输入光波脉冲宽度的问题进行了讨论。