采用改进的化学气相沉积技术结合液相掺杂工艺制备了低损耗Bi掺杂高磷石英基光纤, P2O5摩尔分数高达7.2%, 光纤的背景损耗为18 dB/km@1 550 nm。进一步采用1 240 nm的可调谐拉曼激光器泵浦自制Bi掺杂高磷石英基光纤, 在1 355~1 380 nm波段实现净增益, 在1 355 nm波长处的最高增益为5.14 dB。这是国内首次制备出低损耗掺铋高磷石英基光纤, 并基于该掺铋光纤实现了近红外波段的净增益放大。

数据中心光互连正朝着高速方向发展。针对数据中心光互连过程,采用折射率差为1.5%的石英基二氧化硅光波导,设计并制备了光电集成的小型化、低损耗、小输出模场的四通道粗波分解复用芯片,该芯片满足高速数据中心200 Gbit·s ^-1/400 Gbit·s ^-1的传输速率要求,最小插入损耗小于1.07 dB,1 dB带宽大于13.7 nm,3 dB带宽大于16.1 nm,偏振相关损耗小于0.08 dB,相邻串扰大于24 dB,非相邻串扰大于30 dB。所设计的芯片完全满足高速数据中心光互连的波分复用芯片商用要求。

介绍了基于反向平衡式二极管和石英基片完成, 而非集成电路的0.68 THz和1.00 THz频段平衡式三倍频.此项工作提高了二极管等效电路模型, 该二极管模型不仅包括I/V和C/V, 同时还加入了等离子体共振和趋肤效应, 将薄膜电路减薄至15 μm, 机械加工精度提高至3 μm内, 使工作频率提高至1.2 THz.通过场路协同仿真, 利用高精度太赫兹装配工艺, 最终实现工作频率为0.68 THz和倍频效率为1 %的三倍频器, 工作频率为1.00 THz和倍频效率为0.6 %的三倍频器, 输出相对带宽均大于10 %.

通过研究发现双包层结构能降低石英基光子晶体光纤损耗, 并制备一种高非线性双包层结构石英基光子晶体光纤来进行实验研究.使用钛宝石飞秒激光器将实验室自制的石英基光子晶体光纤在反常色散区泵浦, 研究不同的泵浦功率和泵浦波长对中红外超短脉冲孤子的影响, 并分析了石英基高非线性光子晶体光纤中红外超短脉冲孤子产生的物理机理.结合实验发现在泵浦功率为827 nm, 功率从0.1 W增加到0.42 W时, 中红外第一个孤子随功率增加从1933 nm移动到2403 nm, 可调范围达到470 nm, 为石英基光子晶体光纤产生宽带可调超短脉冲源创造了很好的条件.

研究了一种基于石英基片的0.1 THz频段的鳍线单平衡混频电路, 混频电路的射频和本振信号分别从WR10标准波导端口通过波导单面鳍线微带过渡和波导微带探针过渡输入, 中频信号通过本振中频双工器输出。这是一种新型的混频电路形式, 与传统的W波段混频器相比, 混频电路可以省略一个复杂的W波段滤波器, 具有电路设计简单、安装方便的特点。该电路使用两只肖特基二极管通过倒装焊工艺粘结在厚度为75 μm的石英基片上, 石英基片相对传统基板, 可以极大提高电路加工精度。在固定50 MHz中频信号时, 射频90~110 GHz范围内, 0.1 THz混频器单边带变频损耗小于9 dB。

随着大功率掺铥光纤激光器(TDFL)的广泛应用及其相关技术的迅速发展, 多芯TDFL受到了广大研究者的广泛关注, 其中有效的包层泵浦技术是实现多芯TDFL高功率输出的决定因素。TDFL通常采用波长为793 nm的激光进行泵浦, 通过不断优化工作在793 nm波长的双包层光纤的结构, 对其中传输的高斯光束进行整形, 当纤芯尺寸为6 μm, 环尺寸为6.5 μm且内包层折射率为1.462 4时, 最终获得了合适暗斑尺寸和环状光束宽度的中空光束。利用所设计的双包层光纤泵浦多芯TDFL, 可使多芯光纤内掺杂的铥离子更好的吸收泵浦光, 提高工作于2 μm波段多芯TDFL的输出激光功率和泵浦效率。

为了在亚毫米波波段进行遥感探测, 研制了450GHz的二次谐波混频器.混频器的核心部件是一对反向并联的肖特基二极管, 长度为74μm, 截止频率高达8THz.在石英基片上搭建悬置微带的匹配电路, 并采用一分为二的金属腔体.在二极管的仿真中获得二极管管芯的输入阻抗, 然后考虑二极管的封装、匹配电路, 仿真得到混频器的单边带变频损耗为8.0dB, 所需本振功率为4mW.测试表明, 本混频器的单边带变频损耗的最佳值为14.0dB, 433~451GHz之间的损耗小于17.0dB, 3dB带宽为18GHz, 所需的本振功率为5mW.

近年来随着对单频光纤激光器和放大器研究的不断深入，得到了越来越高的输出功率，由于单频光纤激光器、放大器的输出功率在很大程度上受限于受激布里渊散射(SBS)效应，故需要研究SBS 效应的影响因素和抑制方法。利用铥离子(Tm3+)的速率方程和SBS 效应下双包层光纤放大器的速率方程，建立了单频光纤放大器的理论模型，计算得到了掺铥光纤放大器的能量分布和输出功率，并讨论了光纤长度、抽运功率、Tm3+掺杂浓度、增益光纤内温度分布等因素对单频光纤放大器中SBS 效应和输出功率的影响，总结了在提高放大器输出功率的同时有效抑制SBS 效应的方法。自行搭建了全光纤掺铥光纤种子光源及放大器，高稳定性的全光纤掺铥激光种子光的中心波长为1941 nm，信噪比约为60 dB。当掺铥放大器的抽运功率达到2.15 W 时，激光的输出功率可以达到0.766 W。

设计了一款D频段基于商用平面肖特基二极管DBES105a以及石英基片的二倍频器.通过对传统的用于平衡式混频器及倍频器的鳍线/悬置微带线巴伦耦合器进行改进, 提出了一种方便为肖特基二极管外加偏置的平衡式倍频结构.首先, 提出了一种适用于石英基片的波导/鳍线过渡结构, 并且通过仿真及实验对该结构进行了验证, 测试结果表明, 这种过渡结构的损耗只有0.15 dB.在驱动功率为26.3 mW、外加反偏电压为0.4 V时, 倍频器的测试最大输出功率为3.39 mW, 对应倍频效率为12.9%.在外加偏置电压偏离最佳偏置点时, 倍频器的输出功率从3.1mW降低到2.0 mW.这也说明：为了达到最大倍频输出功率, 也需要为肖特基变阻二极管倍频器提供外加直流偏置.