采用传输线方法研究了微通道板的短脉冲信号放大特性。分析了单脉冲信号的波形畸变以及微通道增益的变化情况。当信号饱和参数大于1时, 脉冲前沿消耗的电荷会对脉冲后沿的放大形成影响, 造成脉冲后沿增益下降。研究了多脉冲间的互扰问题。若前一脉冲放大消耗的电荷得不到及时补充, 将影响后续脉冲的放大过程。分析了信号频率对微通道板输出特性的影响。信号单脉冲电荷量恒定的情况下, 提高信号频率将使得微通道板增益显著下降; 信号平均电流恒定时, 通道增益以及输出电流基本不随信号频率发生变化。通过脉冲激光对像增强器的辐照实验, 验证了上述分析结果的正确性。

为评估激光干扰对像增强器性能的影响, 开展了连续激光对像增强器的辐照实验, 分析了激光辐照对其增益特性的影响。实验结果表明, 随着入射激光功率增加, 像增强器由点饱和逐渐发展到面饱和, 饱和光斑直径与入射光强的立方根成线性关系。点饱和所需的激光照度约为1.64 μW/cm2, 面饱和所需的激光照度约为1 371.9 μW/cm2。像增强器线性增益允许的最大激光照度约为8.95 μW/cm2, 表明点饱和前像增强器处于线性增益状态。随着入射激光功率增加, 像增强器像元之间未出现串扰现象, 表明像增强器出现了增益饱和, 其输出光强受限。

反射型量子点半导体光放大器(R-QDSOA)相较于传统RSOA具有皮秒级的载流子恢复速率和几十GHz的调制带宽, 将其应用在高速的波分复用无源光网络(WDM-PON)中具有巨大的潜力. 根据R-QDOSA的载流子速率方程和光场传输方程, 建立了R-QDSOA的仿真模型, 对其在增益饱和情况下的高通特性进行研究. 研究结果表明: 通过增加输入光功率、最大模式增益、有源区长度和减小注入电流, 可提高最大信号增益和3 dB截止频率; 通过合理的参数设置, R-QDSOA的3 dB截止频率可高达10GHz以上. 该研究在无色WDM-PON的再调制方面展现了巨大的优势, 并对提高R-QDSOA调制带宽具有理论指导意义.

为评估像增强器对强光的响应特性, 开展了连续激光对像增强器的辐照实验, 分析了激光辐照对其增益特性的影响。实验结果表明: 持续增加激光功率, 直到光阴极处激光功率密度达到点饱和阈值激光功率密度的8×104倍时,仍未出现像元串扰现象, 表明像增强器出现了增益饱和, 其输出光强受限。建立了像增强器的微通道板等效电路模型, 分析了微通道板的增益特性, 得到微通道板线性增益允许的最大入射电流约为1.64×10-10 A。该结果非常接近实验测量值, 表明通道损失的电子得不到及时补充是增益饱和的主要原因。

提出了一种调控脉冲光纤放大器时域特性的新方法。根据光纤放大器中脉冲时域波形畸变的基本原理以及实际应用中对输出脉冲的具体要求，采用随机并行梯度下降（SPGD）算法获取生成目标输出脉冲所需要的最优输入脉冲。通过数值仿真，实现了多种指定脉冲的输出，证明了所提方法的有效性。利用SPGD算法可不断改变输入脉冲，使光纤放大器的真实输出逼近目标输出，该控制策略简单且输出脉冲收敛迅速。利用该方法获取直线边界脉冲（如矩形、M型和三角型脉冲）和曲线边界脉冲（如抛物线型和椭圆型脉冲）时均取得较好的效果，因此该方法适用于多种类型目标脉冲的生成。

从掺铥离子光纤的速率方程和传输方程出发,建立了掺铥离子光纤放大器中光速减慢的理论模型,分析并讨论了介质的增益与泵浦光功率之间的关系.当掺铥离子光纤处于吸收区域时,粒子布居振荡导致光脉冲经历了饱和吸收过程,此时光脉冲传输延迟;当掺铥离子光纤处于增益区域时,粒子布居振荡导致光脉冲经历了增益饱和过程,此时脉冲传输超前.依据该理论模型进行了理论仿真计算,同时进行了室温条件下掺铥离子光纤中光波群速减慢传输的研究.

提出了一种利用SOA(半导体光放大器)的增益饱和效应及XGM(交叉增益调制)效应同时产生二阶及三阶UWB(超宽带)信号的方案，分析了其工作原理，并采用光子模拟软件进行了仿真实验，得到了中心频率为6 GHz、相对带宽为143%的二阶信号和中心频率为8 GHz、相对带宽为120%的三阶信号，两者均符合FCC(美国联邦通信委员会)对UWB信号的规定。同时，还分析了输入脉冲信号宽度、探测光及泵浦光功率对生成的UWB信号的影响。

开展了激光二极管阵列(LDA)端面抽运高功率板条激光器的实验研究和理论分析，通过在谐振腔内引入4f成像系统实现了薄板条激光器的稳定输出。在LDA注入功率接近10 kW时，通过平凹腔输出获得了平均功率为3.24 kW的连续激光输出。同时，通过测量激光器稳定输出时激光晶体的饱和增益系数，间接得到了激光谐振腔的等效损耗系数和板条端面衍射损耗等参数，并分析了填充因子对激光器输出功率的影响，实验结果为开展高功率板条激光器的优化设计提供了基础。