为实现大口径拼接光栅拼接误差的高频高精度补偿的工程应用, 提出了一种基于小口径反射镜补偿大口径拼接光栅压缩器拼接误差的方法。基于双程Z型压缩器, 分析了小口径反射镜补偿量与拼接误差的关系, 采用光线追迹法和夫琅禾费远场衍射原理定量计算了各拼接误差补偿后对远场能量分布的影响, 证明了该方法原理的正确性, 并得到了直接驱动光栅与反射镜补偿时的各误差容限, 结果表明该方法能极大降低拼接光栅的精度要求。

采用两段级联单模光纤对高阶孤子脉冲进行压缩。两段光纤具有不同的反常色散值, 当高阶孤子脉冲在第一段光纤中获得最大程度压缩时, 通过转换色散值不同的光纤, 使压缩脉冲继续以高阶孤子的形式在第二段光纤中再次被压缩。每段光纤的长度都进行了优化, 使得脉冲在每段光纤中都获得最大程度的压缩。基于非线性薛定谔方程, 数值研究了初始啁啾对高阶孤子脉冲压缩的影响。研究结果表明, 初始啁啾对高阶孤子脉冲的压缩有重要影响。与无初始啁啾时的情形相比, 正的初始啁啾能增强每段光纤中脉冲的压缩效果, 降低压缩脉冲的基座能量, 而负初始啁啾的影响则相反。随着初始啁啾参量Cp的增大, 脉冲在每段光纤中的压缩因子均增加, 而基座能量、最优光纤长度均减小。

为了克服线性调频技术中的旁瓣过高的缺点,提出一种基于非线性调频技术的光脉冲压缩反射仪方案.将非线性调频脉冲信号通过单边带调制器调制到光信号上,并将光电探测器接收到的瑞利散射、端面反射等信号和该非线性调频脉冲信号进行匹配滤波,得到脉冲压缩曲线.理论、数值仿真和实验证明了非线性调频技术能有效抑制光脉冲压缩反射仪中的旁瓣.实验结果表明,使用相干长度为2km的光源,该方案的测量距离可达5.4km、空间分辨率达16.5cm、非线性调频的旁瓣抑制比比线性调频高5.8dB.

提出了一种用于增大基于电光相位调制时间透镜孔径的参数调制法，理论推导出该方法的实现原理，并结合时间透镜在光脉冲压缩中的应用，研究了调制参数Q对时间孔径和脉冲压缩效果的影响。结果表明，对于文中调制频率为20 GHz，理想压缩系数为5的时间成像系统，采用这种方法可将仅占调制周期15.6%的时间孔径提高到50%以上，并将脉冲压缩系数由3.11提升到4.46。同时，通过选取相反的输入和输出段色散，还可有效降低时间系统的调制电压。研究结果表明，该参数调制法只需对时间透镜本身参数做调整，无需引入新器件，便可有效地增大时间透镜的孔径，提高脉冲压缩系数，使其更接近理想值。该研究成果为电光相位调制时间透镜系统的性能提升提供了一种简洁而有效的手段。

数值研究了掺氧化镁铌酸锂晶体中高强度近红外飞秒激光脉冲的线性电光效应。研究结果发现，当在垂直于晶体光轴的方向上施加一定外电场使光脉冲实现最强的电光耦合时，输出脉宽在正常色散区随着输入光强的增大而增大；而在较强反常色散区，输出脉宽随着输入光强增大而减小。对中心波长λ0=1.6335 μm的光脉冲，线性电光效应可使输出脉宽产生压缩。当输入脉宽T0=5 fs和光强I0=20 GW/cm2时，最小输出脉宽为输入脉宽T0的0.76倍。而当T0>5 fs时，最小输出脉宽小于0.76 T0。若在晶体光轴方向上施加另一个电场对光脉冲进行相位调制，则最小输出脉宽的光脉冲中心波长发生蓝移或红移；随着外电场的增大，蓝移或红移量相应增大。

对色散渐减光纤（DDF）构成的马赫-曾德尔干涉仪（MZI）中的孤子效应脉冲压缩进行了数值研究，该方法同时利用了DDF中的高阶孤子压缩和MZI的非线性开关特性。计算结果表明，该方法不仅能获得比DDF绝热压缩大得多的压缩比，而且可以压缩DDF绝热压缩技术所不能压缩的宽脉冲。对于宽度为20 ps的输入脉冲，压缩比高达76.4。研究还表明，压缩结果对于MZI的设计误差或输入脉冲峰值功率的波动不敏感；而DDF中的高阶效应（如拉曼自频移和三阶色散）对压缩结果的影响也只有当压缩脉冲短于100 fs时才变得不可忽略。

基于普通单模光纤(SMF)和空芯光子晶体光纤(PCF),设计了一种新型的超短光脉冲压缩系统。采用近似解光脉冲传输非线性薛定谔方程和数值模拟方法,研究了二阶色散和三阶色散在超短光脉冲压缩系统和传输系统中的频率啁啾补偿,模拟了自相位调制(SPM)效应对色散补偿的影响并分析了其作用机理。研究发现,在超短光脉冲压缩系统中,当SPM效应增大时,补偿超短光脉冲频率啁啾所需的二阶色散将经历一个非线性过程,补偿其频率啁啾所需的三阶色散将经历一个与之对应的相反过程。

将磁光效应作为微扰, 采用耦合模理论分析了磁光薄膜波导中微波静磁波对线性啁啾光脉冲的磁光Bragg衍射作用, 得到了传统磁化时磁光共线和非共线作用下的衍射光脉冲复振幅的解析表达式。在静磁波频率和波数相同的前提下, 通过对实际波导结构的计算表明, 基于静磁表面波的磁光共线作用比基于静磁正向体波的非共线作用更易于实现光脉冲压缩; 衍射光脉冲的半极大全宽度(FWHM)对失配斜率的依赖较为敏感。因此, 选用磁光共线作用和优化相位失配因子的频率变化率有助于改善磁光Bragg脉冲压缩器的性能。

提出了一种基于阶梯状非线性光纤的脉冲压缩方法.阶梯状非线性光纤包括普通单模光纤，色散位移光纤和高非线性光纤.数值模拟中所使用的所有元件均在现实中存在，并且与其他脉冲压缩方法相比，此方法成本低且易于控制.数值模拟表明:12.5 ps脉宽，300 mW峰值功率的双曲正割脉冲可被压缩至1.28 ps脉宽，1.3 W峰值功率的脉冲.

研究了磁光薄膜波导中线性啁啾高斯光脉冲与单频连续静磁波共线作用, 给出了水平磁化时基于静磁表面波的磁光耦合方程。分别采用解析法和数值法计算了1310 nm和1550 nm两种光波长入射时衍射光的压缩特性, 两种求解方法得到的结果一致。计算表明, 衍射光脉冲的半峰全宽(FWHM)随相位失配因子的频率变化率和啁啾系数的增大而减小; 在给定的计算参数下, 与1310 nm波长对应的衍射光脉冲具有较大的峰值强度,但1550 nm波长输入时可以获得更窄的衍射光脉冲, 因而1550 nm光脉冲更适于作为磁光脉冲压缩的脉冲源。文章还分析了磁损耗对衍射光脉冲的光强和输出脉宽的影响, 对于普通的磁光薄膜, 损耗基本上不影响光脉冲压缩效果。