为实现高速、高灵敏度、低成本的激光通信，优化改进一种新的InGaAs/InP单光子雪崩二极管（SPAD）以更好地使其应用于单个单光子探测器（SPD）探测的近红外激光通信系统。与上一代相比，优化各层结构的同时，在其中加入了介质-金属反射层并改进了双Zn扩散工艺。在1.25 GHz高频正弦门控（SWG）工作模式、225 K温度和6 V偏置下，所制备的InGaAs/InP SPAD实现了光子探测效率（PDE）为30%、暗计数率（DCR）为3 kHz和后脉冲概率（P_ap）为2.4%的单光子性能。将基于高性能SPAD制备的自由运行负反馈雪崩二极管（NFAD）作为接收机，应用到已有实时激光通信系统中，实验得到了单个NFAD的激光通信性能参数。结果表明，在使用4进制脉冲相位调制（4PPM）方案中，在1 Mbit/s比特率条件下，单个InGaAs/InP NFAD具有1.1×10^-5误码率和-69.6 dBm灵敏度。

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。

该文采用泵浦光纤预拉方法得到一款泵浦耦合效率82%, 信号光通过率98%, 信号输入与泵浦输入隔离度33 dB, 泵浦光反向隔离度24 dB的高效熔锥型侧面泵浦耦合器。将该耦合器应用于自制的20 W脉冲激光器, 实现了峰值功率为7 kW的稳定激光输出。研究结果表明, 所研制的熔锥型光纤侧面泵浦耦合器在高功率光纤激光器和光纤放大器中具有很好的应用前景。

针对激光测风雷达回波信号极其微弱，直接快速傅里叶变换(FFT)后无法得到回波信号频域幅值的问题，该文提出了嵌入现场可编程门阵列(FPGA)的数字中频信号处理方法，有效地提取了回波信号频域幅值。激光测风雷达的回波信号是相干激光脉冲信号经过空气中气溶胶后向散射的信号，由于空气中气溶胶浓度小以及激光发射功率限制，回波信号微弱，首先将模拟回波信号经过中频放大器进行信号放大，再进入模数转换器(ADC)采样，然后采用补零FFT和FFT频谱累积等数字中频信号处理方法，提高微弱回波信号的信噪比，从而有效识别了回波信号中含有风速信息的频域幅值。结果表明，经过试验可得2 km内稳定的风速，精度可达0, 1 m/s。

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。

扫频光源是扫频光学相干层析(SSOCT)的关键器件。高质量的扫频光源可以提高系统的成像速度、分辨率和信噪比。该文采用光纤声光可调滤光器(FAOTF)、保偏半导体光放大器(PMBOA)、光纤隔离器和光纤耦合器搭建了环形腔结构的扫频光源, 实验得到一种全光纤扫频光源,其扫频速率为100 kHz, 扫频范围为119 nm(1 550.146 2~1 619.470 0 nm), 单光谱3 dB带宽可达0.096 6 nm, 平均输出功率12 mW。该扫频光源具有扫频范围广、速度快、相干性好等优点, 在SSOCT系统中具有一定的实用价值。

介绍了国内外光子晶体光纤（PCF）研究的新进展，涉及到大负色散PCF研究、光子带隙型PCF的带隙与模式研究、利用PCF的波长可调节有效频率变换、基于PCF的可见光波段平坦超连续谱(SC)和高效宽带切伦科夫辐射(CR)的产生等，并介绍了近期在PCF相关理论和实验方面研究进展，包括PCF的数值分析新方法，极大负色散的PCF、反共振引导型PCF（ARG-PCF）和三种高非线性PCF的研究与设计，利用所设计的新型PCF，在实验上实现波长可调节的高效反斯托克斯信号转换，产生了470~805 nm范围内的平坦SC，产生了可见光波段高效和宽带的CR等。

为了得到发光性能更好的稀土荧光配合物,合成了以BA、1,10-phen为第1和第2配体系列铕、铽双核稀土有机配合物Eu1-xTbx(BA)3phen,并测试了不同浓度下各个配合物的紫外吸收光谱和荧光光谱,同时对双核稀土配合物的能量转移过程进行了讨论。结果表明,在合成的系列配合物中,配体苯甲酰丙酮和1,10-phen是Eu3+的优良配体,第2种稀土离子Tb3+的掺入对稀土离子Eu3+的发光有明显的敏化效应。目标配合物是一种发光性能良好的稀土配合物。

设计了几种特殊结构的带隙光子晶体光纤,采用平面波展开法和频域有限差分方法研究了基于不同结构光子晶体光纤的带、模式、色散和色散斜率。由平面波展开法和频域有限差分方法求解麦克斯韦方程组导出本征值方程，可以得到带隙光子晶体光纤中可能存在的不同模式的传播常数、电场分布、本征频率和磁场分布。分别给出了第二圈填充率取三种不同值时带、模式、色散和色散斜率的变化。结果表明，当第二圈填充率改变时其特性有明显的变化。随着填充率从0.75减小到0.45，其二阶模分裂成两个类LP01模，可降低损耗。计算结果对单模和低损耗的光子晶体光纤的设计有参考价值。