提出了基于加权光耦合阵列的光电任意波形产生方案, 利用不同波长加权和并行耦合的方法实现信号光域的数模转换。通过对信号的频谱分析发现, 多波加权存在拍频噪声, 经过波长预设和滤波处理, 可以将高频噪声有效滤除, 但在信号交变的时刻会有尖峰干扰出现, 进一步通过与变换信号带宽匹配的滤波平滑处理后, 尖峰干扰得到一定的抑制, 可实现输入信号速率为10Gb/s、量化精度为5bit的光学数模转换, 实现了三角波、锯齿波、高斯脉冲和方波序列等光学波形的输出。

提出了一种新型的基于相变材料（PCM）与电光调谐微环谐振器（MR）的光子数模转换器（PDAC），并实现任意波形的产生。该PDAC通过MR阵列同时处理不同波长的光信号，并将可编程的相变材料集成到光波导中完成对光信号的功率控制以及对每个电光调谐MR的功率补偿，从而实现高精度数字信号到模拟信号的转换。利用Ansys Lumerical仿真平台，以25 GSa/s的输入数据速率对 4-bit PDAC结构进行仿真验证。所提结构可以实现3.63 bit的有效比特数、0.88B_LSB（B_LSB为最低有效位）的最大积分非线性（INL）和0.35B_LSB的最大微分非线性（DNL）。此外，该结构可以实现方波、锯齿波、三角波以及正弦波的生成，且它们与理想波形之间的误差较小。仿真证明，所提结构有望用于高速和低转换误差的数模转换器和任意波形发生器（AWG）。

基于频率-时间映射理论,提出一种简单、全光纤任意波形产生方法。该方法简化了具有任意反射谱的线性啁啾光栅设计方法,结合啁啾光栅的色散特性,能够实现用户定义的任意波形脉冲信号。利用由传输损耗公式推导的折射率调制幅度与光栅反射率的关系,可实现具有任意形状反射谱的啁啾光栅的逆向设计;微调折射率调制幅度伸缩因子和折射率调制顶点的归一化光谱位置可优化反射谱形状,在保证高反射率的情况下(≥90%),设计误差可降低至10%以下。阐明啁啾光栅色散特性引入的频率-时间映射关系,将设计的光谱形状映射到时域波形,改变光栅设计参数,可灵活控制输出脉冲的形状和脉宽。基于Matlab和Optisystem仿真软件,以常用重要波形(三角形、锯齿形、矩形、梯形、高斯型、抛物型脉冲)为例验证了系统的可行性。该方法简单灵活,对任意波形产生和应用研究具有一定的参考价值。

提出一种基于注入锁定技术增强高次谐波的任意波形产生方案。通过注入锁定技术放大并增强高次和偶次谐波,将获得的高次谐波和非线性调制产生的第一和第三次谐波进行时域叠加,可合成高阶的三角波、矩形波。将注入锁定增强的偶次谐波和非线性调制产生的第一和第三次谐波进行时域叠加可合成高阶锯齿波和反锯齿波。通过实验,本文成功产生了频率为5 GHz的五阶三角波、五阶矩形波、三阶锯齿波和三阶反锯齿波。理论与实验结果表明:五阶三角波与矩形波的方均根误差比同时产生的三阶相同波形提升了10%~37%;可以通过增加注入锁定的支路数来获得更高阶近似的波形。

在使用高功率激光装置进行物理实验时,高精度时间同步的时标系统是实现物理过程精确诊断的必要条件。为了满足物理实验需求,该系统采用任意波形发生器输出信号时分复用结合高速电光调制的技术方案,同源产生了主激光、时标光、电时标和高精度触发信号等多路信号。时标系统共可输出532,355,266 nm三种波长共10路梳状时标光信号及8路梳状电时标信号、两路快前沿高幅值触发信号。时标信号与主激光时间同步抖动峰峰值达到12.80 ps,梳状时标光信号脉冲周期峰值抖动为6.40 ps,接近目前采用的测量系统极限。完成了时标系统在高功率激光装置中的应用演示,满足了诊断设备应用要求;对条纹相机不同扫程进行时间基准标定实验,可有效校准相机大扫程的时间误差。

为全面验证通信卫星有效载荷的功能和性能，整星综合测试时需要能产生包括通信信号或雷达信号的信号源，需求信号带宽常超出通用信号源的能力范围。经过研究，利用任意波形发生器(AWG)和矢量信号发生器，可以产生满足测试需求的信号。在充分分析通信卫星有效载荷测试需求的基础上，以M8190A和E8267D为硬件平台，使用LABVIEW软件环境搭建出“波形生成与设备控制软件”，形成多路信号产生系统。为验证系统的正确性，模拟产生三种测试情景下的复杂信号，经实验测试分析，所产生信号均满足设计要求。此方案能用于通信卫星有效载荷综合测试中，满足其使用需求。

利用光克尔效应和交叉相位调制效应，采用基于矩阵的主元素广义投影（PCGP）算法，提出了基于克尔晶体的频率分辨光学开关法（FROG）光学任意波形测量方案。建立了基于克尔晶体的FROG光学任意波形测量的理论模型，并对该方案进行了仿真研究，讨论背景噪声处理、门函数形状、门波形幅度对波形恢复的影响。仿真结果表明：该方案可以实现对光学任意波形的幅度和相位的准确测量；门脉冲采用矩形波形时，光学任意波形的测量准确性较高。

为了观察脉冲在时域上是否产生调制现象, 从而判断其频谱情况, 利用非线性晶体中的OPA (光学参量放大)效应, 提出了一种 OPA-FROG (基于光参量放大的频率分辨光学开关)法光学任意波形测量方案, 该方案结构简单, 易于实现。在MATLAB环境下利用PCGP (主元素广义投影) 算法对测量波形进行恢复, 结果表明, 该方案能够准确地测量光学任意波形的幅度和相位。利用门脉冲选通过程含有增益放大的特点, 可以实现对微弱信号的测量。

提出了一种基于单阵列FBG（光纤布拉格光栅）的任意波形产生装置。该装置包括光学频率梳产生部分和脉冲整形部分。在光学频率梳产生部分，利用自相位调制效应压缩拍频光得到光学频率梳；脉冲整形部分包括FBG阵列、偏振控制器、光纤拉伸器和偏振片。不同波长的谱线经过不同数量的偏振控制器后其偏振态各不相同，经过偏振片后各条谱线的幅度会发生不同程度的衰减。相位控制器通过改变光纤的长度改变谱线的相位。通过该结构进行实验并仿真，得到了频率为125 GHz的类似三角波和高斯波的波形。

神光-Ⅲ主机装置多束光脉冲之间的同步时序控制是通过三台任意波形发生器来实现的。提出由同步系统提供外时钟、外触发信号来实现三台任意波形发生器同步工作，并通过闭环监控手段来解决任意波形发生器开关机、重新加载时间波形后的相位跳变问题。实验验证证明采用该技术方案能够实现三台任意波形发生器的同步工作，保证了神光-Ⅲ主机装置高速时序的低抖动控制。