针对目前使用的光纤中普遍存在的色散问题，利用有限元法并结合 COMSOL Multiphysics 仿真软件设计了一种双芯圆形液体掺杂的光子晶体光纤。研究结果表明，随着空气孔直径 d1 与空气孔层间距 Λ 的比值 d1/Λ 变小，有效折射率的最大变化率和色散逐渐向长波长方向移动；随着中心孔直径 d2 变大，有效折射率的最大变化率和色散的最小值也逐渐向长波长方向移动；此外，随着掺杂液体折射率 nL 增大，有效折射率的最大变化率和色散的最小值同样逐渐向长波长方向移动。当 Λ=1550μm、d1/itΛ=0.7、d2/Λ=0.833 以及 nL=1.753 时, 可在 1550 nm 处获得 －132720 ps·nm－1·km－1 的大负色散值。

作为传统的分光器件，棱镜的非线性色散缺陷限制了其在精密光谱仪器中的应用。从分析棱镜非线性色散产生的本质出发，建立了材料的色散模型，提出了一种线性色散组合棱镜设计方法。使用非线性系数T1 和T2 相近、线性系数V 相异的两种材料，通过控制组合棱镜的参数和光线入射角可获得线性色散。最后通过建立线性色散组合棱镜的评价指标，对设计结果进行了科学、合理的评价，验证了设计理论的正确性。研究发现，组合棱镜能够有效改善棱镜的非线性色散缺陷，其改善程度依赖于两种材料的绝对非线性系数P。当P<0.01时，组合棱镜可获得线性色散，其色散曲线的非线性(Nonlinear, NL)优于5%。

光学玻璃是光电技术产业的基础和重要组成部分,其色散系数是反应其性能的重要常数。利用CCD成像与机器视觉自动对准技术，在考虑了空气折射率对色散系数测量精度影响的基础上，对传统的色散系数测量公式重新进行了数学建模。多波段小型平行光管设计过程中，在校正了与孔径有关像差的基础上，对像差有特征意义的子午面内的光线光路进行了计算，求出了理想像与实际像的位置相差，实现了波段小型平行光管对无穷远目标的模拟。最后，综合运用了多波段小型平行光管设计技术、自动成像技术、光栅角位移测量技术，设计了图像自动对准式色散系数测量系统并实现了高精度测量。利用已知色散系数的光学玻璃对该测量系统进行了标定，通过精度分析可知，测试结果与标准值绝对误差不超过±2.309 3×10^-6。

针对目前广泛使用的G.652光纤中存在的色散问题,设计了一种圆形结构的双芯色散补偿型光子晶体光纤,并运用COMSOL Multiphysics 4.4对其进行仿真模拟。研究表明,当空气孔孔径d增大时,色散的最小值会向长波长区移动,同时最小色散值的绝对值会逐渐增大;当层与层间距Λ增大时,色散的最小值会向长波长区移动,但是最小色散值的绝对值会逐渐减小;当填充液体折射率nL增大时,色散的最小值会向短波长区移动,同时最小色散值的绝对值会逐渐增大。当d=1.140 μm,Λ=1.500 μm,nL=1.350时,在传输波长1 550 nm处可以得到大约-17 000 ps／(nm·km)的大负色散值,可以对相当于自身长度850倍的G.652单模光纤进行色散补偿。

基于耦合非线性薛定谔方程(NLSE),利用分裂步长傅里叶方法(SSFM),研究了具有高阶耦合色散系数时,双芯非线性光纤耦合器中的传输和开关特性。模型中,一阶耦合色散系数的存在类似于群速度失配,二阶耦合色散系数类似于群速度色散,并且会对另一个纤芯中的信号产生线性互调制。研究表明当一阶耦合色散系数较小时,光脉冲仍能在二纤芯之间周期性耦合传输,并且表现出良好的开关特性,当一阶耦合色散系数增大时,脉冲耦合传输的周期性和陡峭的开关特性遭到破坏,光脉冲在传输中发生分裂; 二阶耦合色散系数使耦合器的耦合长度减短,开关阈值功率增加,开关特性也变得更加陡峭。

以Photonic Transmission Design Suite(PTDS)仿真试验平台为基础,对单信道40 Gb/s光纤传输系统中的两类RFA进行了研究和比较,并对各自系统进行了优化.最后指出,现有的依赖DCF进行色散补偿的方法在40 Gb/s光纤传输系统中不再适用.