设计并实现了重复频率在10 Hz~10 kHz可调的1550 nm微秒矩形脉冲光纤放大器。该光纤放大器采用双级主振荡功率放大（MOPA）全光纤结构，采用声光调制器对信号光进行调制，通过对泵浦驱动和信号光调制的脉冲波形及时序进行优化，实现了峰值功率为30 W、脉冲宽度为10 μs~1 ms、重复频率在10 Hz~10 kHz范围可调的微秒矩形脉冲放大激光输出。通过优化信号光脉冲和泵浦脉冲时序有效抑制了光纤放大过程中的放大自发辐射，通过对信号光的脉冲波形进行预整形获得了较好的微秒矩形脉冲输出。

针对信号调制与传输特点, 设计搭建了一种由两个不同驱动频率声光调制器组成的外差干涉系统, 双路光强调制避免了由声光调制引起的衍射级次混叠和频移漂移等影响, 采用双路调制最后输出由两个+1级衍射光干涉形成的拍频信号, 消除了级间干扰; 同时系统良好的共线性和对称性, 极大地减小了外界环境噪声对测量精度的影响, 提高了检测精度。基于折射率改变引起的相位变化信息进行检测及处理, 通过测量不同百分比浓度的溶液, 并对系统的相位特性进行了研究, 提出一种溶液浓度检测的新方案, 并对激光漂移和调制强度对测量系统的影响进行了分析。实验结果表明, 该检测系统能够较好地通过对信号相位差改变信息的处理完成对溶液浓度的检测, 在0.1%~0.5%范围内, 最大相对误差约为8.0%, 为光外差干涉溶液浓度测量系统小型化设计和制造提供了参考。

该文采用光纤声光调制器集成化、低功耗和热仿真设计技术, 设计并制作了工作波长1 550 nm、光脉冲上升时间16.7 ns、光脉冲延时抖动1.5 ns、电功耗0.72 W(脉冲) 、整体尺寸59.56 mm×49.48 mm×14.6 mm的高性能一体化光纤声光调制器。结果表明, 该调制器具有体积小及功耗低等优点, 对小型化低功耗光纤激光器、激光测风雷达及光纤分布式传感系统的研制有一定促进作用。

该文理论分析了影响光纤声光调制器消光比的主要因素。通过采用双器件级联和电路延时可调方案, 得到了光脉冲上升时间和下降时间＜10 ns, 消光比＞100 dB, 脉冲利用率＞97%的高效超高消光比光纤声光调制器(FAOM)模块。采用该模块在激光测风雷达系统中实现了4 800 m的风速风向测量。结果表明,该文采用的设计方法在提高FAOM消光比的同时能够有效控制脉冲利用率, 对于基于激光相干探测的测量系统性能提高有一定的促进作用。

该文分析了调制后光脉冲信号时域抖动的机理, 并介绍了低脉冲抖动光纤声光调制器的设计方法。实验验证表明, 在波长1 550 nm下可得到光脉冲抖动为1.3 ns, 光脉冲上升时间为7.9 ns, 插入损耗为2.9 dB, 消光比为56 dB的高性能光纤声光调制器。

铌酸锂单晶薄膜(LNOI)具有透光光谱宽, 折射率高, 二阶非线性高及压电响应大等优点, 是一种重要的集成光子学基础材料。LNOI材料具有亚波长尺度的光约束和光电器件的高密度集成能力, 能够实现具有更高性能、更低成本的全新器件及应用, 给光通信和微波光子学带来革命性的变革。该文重点综述了LNOI的制备技术、LNOI电光调制器、LNOI声光调制器和LNOI电光频率梳的最新研究进展, 简要讨论了铌酸锂光子器件在制作工艺和系统实现中面临的挑战。