具有莫尔角的光学莫尔晶格使能带平坦化，为激光超短脉冲的脉宽调控提供了新的思路。通过组合两种不同周期的光子晶格，构建3种人工合成莫尔角逐渐增大的光学莫尔晶格，实现了莫尔晶格能带的平坦化。通过理论分析莫尔晶格的能带色散，发现人工合成莫尔角较大的莫尔晶格具有丰富的群速度色散，这导致了脉宽的剧烈变化。实验上，使用自相关仪测量了超短脉冲经莫尔晶格后的脉宽。在理论和实验上证明了莫尔晶格对超短脉冲脉宽的精准调控。提出的莫尔晶格对激光脉冲压缩器件的研究具有重要意义。

中红外-近红外频谱转换是实现诸多中红外波段应用的重要技术，转换效率和调谐范围通常由于泵浦-信号频率失谐量大而受限。提出一种新型As₂Se₃硫系光波导，通过色散调控对波导结构进行优化设计，使光波导在2 μm波长附近具有正常群速度色散及负的四阶色散，达到泵浦-信号频率失谐量大的四波混频过程的相位匹配。研究了该波导的中红外-近红外频谱转换性能。结果表明，当泵浦光波长位于靠近零色散点的正常色散波长区时，可以实现宽范围可调谐的高效率频谱转换。通过调节泵浦光波长在（1955±30） nm范围内变化，实现了2.7~6.2 μm中红外光波的频谱转换及参量放大，可调谐范围达到3.5 μm。该波导有望应用于宽可调谐中红外激光产生及中红外信号的高灵敏度探测。

为了获得优异的慢光性能，设计一种在逆时针旋转45°的完整正方晶格的中心行及与其相邻的第二行引入非本征缺陷棒的光子晶体波导（PCW）。引入的连续腔作为电磁能量的存储器和光速减速器，用于PCW中的慢光传输，也适用于光通信、光计算和光信号处理领域。采用平面波展开法研究所提结构的慢光传输特性，分析了结构参数对慢光性能的影响，最终在归一化延迟带宽积（NDBP）达0.40的情况下，带宽达到23.37 nm。所提结构的设计方法为进一步提升具有高带宽和高NDBP慢光的存储容量提供了重要的理论依据。

Sellmeier色散公式和扩展的Lorentz-Lorenz色散函数表达式是两种常用的描述不同温度条件下物质折射率与入射光波长的变化关系式。为了探讨两 者在计算光在水中色散问题的区别,运用两种不同的计算模型,在400～1100 nm波长范围内,4种不同温度下,分别模拟了蒸馏水中折射率、 群折射率、群速度色散及三阶色散随光波长的变化曲线,同时分析了由此两种不同理论计算模型给出的主要计算结果之间的差异。 结果显示,尽管由两种关系式计算得出的蒸馏水的折射率和群折射率基本相同,但群速度色散和三阶色散的结果却存在很大的差别。

利用平面波展开法, 发现双原子正方晶格光子晶体中ΓM方向边界面存在着快慢两类边界模式, 并且通过计算色散关系和电场分布研究了边界参量对这两类边界模式传输特性的影响.依据两种模式的色散关系, 计算了群指数和群速度色散参量, 结果表明边界参量的变化对第一类边界模式传输特性的影响较小, 该模式的平均群指数始终维持在5.0左右; 第二类边界模式与第一类模式明显不同, 边界参量的变化能够有效地影响到这种模式的传输特性, 该模式的最大平均群指数可达178左右.利用时域有限差分法记录了不同时刻电场强度在边界附近的分布及监测点处的电场幅度变化情况, 结果表明, 两类模式都能够被限制在边界附近并向前传播, 时域有限差分法得到的群速度与平面波展开法的结果完全吻合.

为了有效抑制SCM/WDM光纤通信系统中的群速度色散和非线性效应,利用SCM/WDM光纤通信系统中 信号经过两次调制这一特性,提出了一种在SCM/WDM系统中容易实现的抑制载波的光学单边带调制技术。 抑制载波的光学单边带调制信号具有很大的调制深度,即通过抑制载波可以有效增大调制深度,进而 可以减小调制器的外加电压升高而激发的一系列有害的非线性效应。实测的调制信号的频谱只剩下了半个边频, 有效地减小了光信号的频带宽度,从而可以有效地减小群速度色散对信号的劣化。接收机灵敏度的实测图表明, 利用抑制载波的光学单边带调制技术可以有效地提高接收机的灵敏度达3～5 dB。

从光脉冲在光纤中传输演变所满足的基本方程出发, 深入研究了超高斯光脉冲在普通单模光纤中的传输特性, 理论分析了影响最窄脉冲宽度位置的不同因素, 仿真得到了最窄脉冲宽度位置与初始脉冲宽度、二阶群速度色散系数所符合的近似分布函数。仿真结果表明, 无初始啁啾超高斯脉冲入射单模光纤后脉冲波形将不再保持单峰结构, 而是经历一个从近平顶到多峰再到单峰的演变过程; 脉冲宽度在色散的作用下将经历一个先窄化后变宽的过程。最窄脉冲宽度位置的研究对于实际光通信和光传感中色散补偿位置的确定具有一定的指导意义。

半导体光放大器(SOA)是光信号处理的关键器件，其非线性过程是实现全光信号处理的基础，群速度色散(GVD)直接影响非线性效应的强弱。基于Kramers-Kronig 关系，得到了SOA 群速度色散与增益之间的关系，提出一种通过测量SOA 的增益谱，得到群速度色散的简单易行的实验方法，在小信号输入条件下验证了该方法的可靠性。利用该方法，在1530~1610 nm 波长范围内，测量得到SOA 群速度色散比较平坦，而且随输入光功率和注入电流变化不大，增益峰值波长与零色散波长随注入电流增大而蓝移，随输入光功率增大而红移，且零色散波长大于增益峰值波长。

利用OptiSystem 软件，对高速光纤传输系统中三阶色散(TOD)导致的脉冲失真进行了仿真研究。分析了光脉冲信号通过光纤传输系统传输2000 km，不同的速率、占空比、脉冲形状和光纤类型对三阶色散的影响，同时比较了高斯脉冲和超高斯脉冲经过2000 km 传输后的品质因数，发现高斯脉冲的品质因数优于超高斯脉冲的品质因数。通过仿真分析得出：当同时考虑群速度色散(GVD)和三阶色散的时候，标准单模光纤(SSMF)和啁啾光纤布拉格光栅(CFBG)组成的高速光纤传输系统性能表现较好。

采用有限差分方法计算出Ge20Sb15Se65脊形波导的有效模式折射率,系统地分析了1550 nm光通信波长上的波导准TM基模的群速度色散特性与波导关键结构参数之间的关系。大量模拟结果表明：较大的材料色散可以通过设计亚微米波导结构得到降低。在脊宽和脊高分别控制在500～900 nm和400～1000 nm范围内的情况下，通过增大波导的刻蚀深度能获得零色散甚至反常色散。另外，波导脊高变化比脊宽变化对色散的影响更大。研究结果为应用于非线性全光器件的硫系光波导提供了尺寸设计和色散管理的依据，对用于全光信号处理的硫系玻璃光波导器件的设计具有一定的参考价值。