为消除光时分/码分多址等光数字通信系统中的多址干扰(MAI)噪声，提出了一种新型的基于分布反馈式(DFB)激光器腔内的交叉增益调制(XGM)效应全光阈值判决技术。通过将光数字脉冲信号注入DFB激光器，激光器内部出现XGM效应，使用光带通滤波器(OBPF)滤出XGM效应产生的新光谱即可消除信号中的MAI噪声，从而提高数字信号的接收性能。

利用甲烷(CH4)气体分子在16 μm的吸收特性, 使用中心波数为6 04696 cm-1的蝶形分布反馈式(DFB)激光器和自制的大内径光声池, 设计了一款紧凑高灵敏的CH4气体传感器。 为了进一步增强输出光声信号强度, 一个具有高反射率的平面镜放置在光声池后, 使透射光束被反射后, 二次通过光声池, 增强了光与被测气体的作用距离, 使光声信号提高了19倍。 传感器各项参数, 包括调制频率、 调制深度及气体流速被优化。 在标准大气压和1 s的积分时间下, 该传感器最终获得的探测灵敏度为021 ppm, 1σ归一化等效噪声系数(NNEA)为21×10-8 cm-1·W·Hz-1/2。 该甲烷传感器使用性价比高的DFB近红外激光二极管作为激发光源, 装置简单, 成本低廉可以满足大气环境检测、 矿井瓦斯监测、 工业过程控制及无创伤医疗诊断等领域的需求。

研究了CH4/H2/Cl2感应耦合等离子体刻蚀技术中的关键工艺参数对刻蚀性能的影响。通过对CH4/H2/Cl2气体流量及流量比的优化，在自行设计的InP/InGaAlAs多量子阱结构的外延片上，实现了一种高速低损耗、形貌良好的Bragg光栅制作方法。基于优化后的工艺参数制作了多周期结构的λ/4相移光栅，实现了单片集成的四波长1.3 μm分布反馈式激光器阵列。该激光器阵列中激光器的阈值电流典型值为11 mA，外微分效率可达0.40 W/A，且实现了边摸抑制比大于46 dB的稳定的单纵模激光输出。研究结果表明优化后的ICP光栅刻蚀工艺具有良好的刻蚀精度和可靠性。

由于分布反馈式(DFB)激光器的工作温度会影响其激射波长, 降低无自旋交换弛豫(SERF)原子磁力仪的磁场测量灵敏度, 以TMS320LF2812为核心控制器, 采用数字比例-积分-微分(PID)控制技术, 设计并研制了一种高精度、高稳定性DFB激光器温度控制系统。在硬件电路设计方面, 由温度控制前向通路和温度采集后向通路组成, 构成完整的闭环温度控制结构。软件设计中, 采用Ziegler-Nichols工程整定方法, 实现对P、I 和D三个参数的整定。以中心波长为852 nm 的DFB激光器为被控对象, 利用该温度控制系统对其进行了温度控制实验。实验结果表明: 系统的有效控温范围为5～60 ℃, 控温精度为±0.02 ℃, 稳定时间为20 s。并且在长时间(220 min)测试中, DFB激光器工作温度稳定性优于7.9×10-4(RMS), 为其在SERF原子磁力仪的实用化方面提供了性能保障。

甲烷是一种无色、 无味、 易燃、 易爆的气体, 不仅造成煤矿作业的重大安全隐患, 而且又是温室效应的重要气体之一, 对于甲烷气体的监测具有极其重要的意义。 采用混合可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)与波长调制光谱(WMS)的检测技术, 利用甲烷的2v3(第二泛频带)带R(3)支带吸收谱线, 设计并研制出痕量甲烷气体检测仪。 通过调谐系数-0.591 cm-1·K-1, 采用改变DFB激光器工作温度的方式来获得甲烷在1.654 μm处的最佳吸收谱线。 待DFB激光器激射中心谱线选择后, 通过调节其注入电流幅值来获得合适的发光强度。 同时, 结合频率调制技术将待测信号频率移至高频区, 减小1/f噪声。 在光学结构方面, 采用有效光程为76 m的herriott气室, 确保对痕量甲烷气体进行检测。 利用该痕量甲烷气体检测仪, 在被测气体浓度为50～5 000 μmol·mol-1的范围内, 对二次谐波信号进行了提取, 并利用最小均方误差准则分别对气体浓度、 信噪比的关系、 谐波峰值信号与气体浓度的关系进行了线性拟合, 最低检测限达到了1.4 μmol·mol-1。 实验表明, 谐波波形对称性良好, 未观察到强度调制现象, 消除强度调制等因素对谐波检测的影响。

由于分布反馈式(DFB)激光器输出光功率受其激射电流的影响，为了保证其稳定的光功率输出，研制了基于位移式数字PID算法的高稳定性DFB激光器驱动电源。在硬件设计方面，该驱动电源主要由控制器模块、恒流源模块和保护电路模块组成。采用模拟PI深度负反馈环节有效地提高了驱动电流的稳定性。在软件方面，采用位置式数字PID算法，消除了实际驱动电流值与理论值之间的微小差异。利用该驱动电源，对中心波长为1 563.01 nm的DFB激光器做了驱动测试。实验表明，长期稳定性(>220 h)优于4×10^-5，中心波长未出现漂移，为其在红外气体检测中提供了优越性能保障。

提出了一种基于注入锁定分布反馈式(DFB)激光器的双波长差频微波/毫米波信号产生方案。方案利用正弦波光信号通过半导体光放大器(SOA)进行非线性展宽，产生高阶分量，然后注入到两个DFB激光器后进行锁定放大，产生频率连续可调的倍频信号。在实验中，注入的正弦波光信号频率为1.25 GHz，得到20~40 GHz频率范围内1.25 GHz的任意自然数倍的连续可调微波信号，其最高倍频数为32。

为了扩大应变测量的范围，提出了使用两个分布反馈式(DFB)激光器作为光时域反射光纤光栅(OTDR-FBG)传感系统的光源的方法，并设计了相应的纳秒脉冲驱动电路和温控电路，得到两个激光器的驱动脉冲宽度分别为3.10 ns和3.18 ns，脉冲幅值分别为4.40 V和4.08 V，温度控制电路精度达到±0.04 ℃。经测试得到的纳秒脉冲和温控精度满足OTDR-FBG传感系统的要求。

4×10 Gb/s非等幅编光时分复用(OTDM)传输系统采用增益开关分布反馈式激光器(GS-DFB)产生超短光脉冲,通过色散补偿光纤(DCF)和梳状色散光纤链(CDPF)实现了脉冲的线性和非线性压缩;利用啁啾光纤光栅实现色散补偿;在接收端,利用电吸收调制器(EAM)实现了光时分复用信号的解复用;同时采用非等幅编码方案提取帧时钟.整个系统经过122 km的G.652光纤传输之后,误码率小于10-9.