刻蚀衍射光栅(EDG)作为实现波分复用功能的关键器件, 对于片上光互连的实现至关重要。为了实现1310nm波段通道间隔为20nm的硅基EDG, 采用了基尔霍夫标量衍射理论仿真方法进行理论设计和仿真验证, 通过在闪耀光栅反射面引入布喇格反射光栅来提高反射效率、降低器件插入损耗, 并在入射波导处引入多模干涉耦合器以实现通道频谱平坦化设计。结果表明, 闪耀光栅反射面的反射效率由35%提高到了85%, 1dB带宽达到12nm。这对于提高系统稳定性、增大传输距离和容量、降低系统成本具有显著作用, 能够满足光互连系统的实际应用需求。

为了解决传统光纤光栅测温系统中单根光纤上带光纤光栅探头数量少、 回波光强弱以及复用能力差的问题, 设计研究了基于啁啾光纤光栅的测温系统。 通过啁啾调制技术提高了回波光的带宽, 从而增强了信号的可处理性并大大提高了带探测点位的数量。 推导了啁啾调制的光栅周期表达式, 给出了调制方法及波长范围。 实验采用LPT-102型宽带光源与F-P光纤解调仪等, 调制带宽为1 535.0～1 555.0 nm, 并结合WR-201型温度传感器作标定。 对20～60 ℃范围内每1 ℃改变进行测试, 实验结果显示, 传统光纤光栅探头与啁啾光纤光栅探头的测试温度误差相近, 都符合设计要求。 相比而言, 啁啾FBG的测试数据对应的波长偏移具有较为明显的单调线性的特征, 即数据稳定性更高, 同时, 采用啁啾FBG的系统带光纤光栅探头数量明显优于传统光纤光栅测温系统。 由此可知, 本系统在不增加光纤个数及不降低温度测试精度的基础上, 实现了大幅提高带探测点位数量的设计要求。

由于少有多基色的白光 LED, 传统波分复用 (Wavelength Division Multiplexing, WDM)可见光通信 (Visible Light Communication, VLC)系统仅拥有 R、G、B三个通道。针对 VLC中 WDM技术的应用受到白光 LED器件限制的问题, 本文提出了一种多光谱混光通信方法。该方法根据 LED光源颜色特性、多脉冲位置调制特点和混光方式, 设计出针对各通道 LED光源的多脉冲位置调光调制方案, 将色域和时域统一, 在多通道通信的同时实现白光输出。本文利用 4种单色 LED设计出多光谱混光通信验证系统。实验结果表明, 系统在 4路并行通信的同时, 输出白光色温 5 500 K, 色差小于人眼分辨范围 (CIE1976色坐标体系 Δu′v′小于 0.005), 多光谱混光通信是可行的。

基于光子晶体的禁带特性，设计出一种复周期结构的一维光子晶体多通道滤波器。利用传输矩阵法，并通过Matlab 编程仿真，甄选出两种最合适的光子晶体材料，并确定其结构参数。仿真结果表明，所设计的一维光子晶体多通道滤波器，在目前主要通信波长范围内可得到多个高透射窗口，且通过调节可以得到需要数量的信道。

阵列波导光栅(AWG)与光纤列阵的对接耦合是AWG芯片模块化的核心工作。传统的对接耦合方法是利用手动调芯技术进行对接,但是这种技术存在耗时久,精度低等缺点。为此开发了一种采用质心调芯法和遗传算法的自动调芯耦合技术,该技术具有对准精度高、重复性好、效率高等优点。实验结果显示,使用这种自动调芯耦合技术制造出的48通道AWG器件每个通道的最大插入损耗为4.65 dB,满足目前最大插入损耗小于5 dB的行业标准。

LED替代白炽灯和日光灯用于照明已经成为明显的趋势。LED可以同时用于照明与通信的特点，使得可见光通信(VLC)成为了近年来研究的热点。随着计算机和智能设备的迅速普及，接入网的速率和覆盖面需要进一步提高，VLC技术有望成为突破瓶颈的高速数据传输技术。VLC技术发展的主要挑战在于白光LED有限的调制带宽，研究者们已经提出了多种技术，如均衡技术、蓝光过滤、高阶调制格式、离散多音调调制、波分复用技术和多输入多输出(MIMO)技术等，以扩展调制带宽、提高传输速率。对这些技术的原理和性能进行了分析与讨论，以期为未来的研究提供一些参考。

实验研究了一种低成本的聚合物粘结剂固化封口的、光路不含胶的粗波分复用(CWDM)器件的制备技术,器件大量用于CWDM系统中,为了满足其对波分的各种技术指标要求,基于自动调芯仪的高精度结构微调,以及EMI3410固化胶的高热稳定性和低成本,讨论了工艺过程中涉及的在线监测的光路调节方法、元器件固定方法、湿气隔离手段等。采用了独到的对称填充石英纤维的技术,有效改善了器件的抗高低温冲击特性。实验中采用全玻璃全胶工艺所制备样品,其光学特性数据达到行业指标,并通过了可靠性试验。

随着对光纤通信容量需求的不断增长，DWDM 系统和L 波段光器件成为当今研究的热点，多波长光源作为重要的有源器件倍受青睐。本文研究了基于Mach-Zehnder 结构的电光强度调制器的理论模型，利用公式仿真得到在一定微波功率调制下强度调制器输出的扩频光谱。实验研究了M-Z 结构的集成电光波导强度调制器光波长1550 nm 处10 GHz、15 GHz、20 GHz 扩频的实现，对理论分析所得的输出光谱与实际系统的输出光谱进行比较，发现谱线情况较一致。在调制频率10 GHz，调制深度C=1.39，V=2.98 V 时，输出光谱中可清楚观察到正负三阶等频率间隔的边波带，尤其是一阶边波带与中心波长峰值功率几乎相等，可实现三路光源等功率输出。

基于甲烷气体在近红外波段对光的吸收机理，提出一种新安全型光纤甲烷传感器系统。系统以ELED作为宽带入射光源，利用甲烷在光纤低损耗窗口波段的吸收特性，利用波分复用技术和直角棱镜吸收池，并采用提高波长检测精度的DMF(数字匹配滤波器)对微弱信号进行处理，使得系统的灵敏度达到120 ppm。实验研究表明，此系统的稳定性和检测精度还需进一步提高。

用Matlab软件模拟分析了高频光波导电光位相调制器的输出光谱特性.结果表明,在一定频率的微波源作用下,单色光通过光波导位相调制器后会产生光频谱展宽,展宽光谱中包括中心波长及各阶光边波带.随位相调制深度加大,边波带数目增多,光谱展宽增大;位相调制深度为3.3时,10dB展宽光谱中含边波带数为8个.实验制作了光波长1.55(m、微波频率10GHz的铌酸锂电光波导位相调制器;输出光谱中可清楚观察到正负三阶等频率间隔的边波带,即可实现七路光源输出,由此提出并验证了光波导位相调制技术用作多波长光源的可能性.利用位相调制器的光频谱展开得到多波长光源,具有成本低、易实现、促进系统集成等优点,有良好的应用前景.