针对光频梳下变频信号接收过程中存在的频率信息丢失问题，提出了一种基于频率-相位映射的信号频率恢复方法，该方法使用可调光纤延迟线在两路光频梳变频链路之间产生一组固定已知的时延，时延在信号原始频率与下变频信号相位差之间建立映射关系，利用该映射关系可以从测得的相位差计算出信号的原始频率。分析了时延值等参数对频率恢复的影响，估计了该方法对相位测量不确定度的限值要求，最后给出了该方法具体实施方案中关键参数的设置策略。所有下变频信号的相位差可以通过快速傅里叶变换等数据处理一次性得出，因此该方法的时间代价和计算成本几乎不随着信号个数增加而增加。在不考虑下变频信号混叠的情况下，本文所提出的方法在理论上对处理信号的数量没有限制，因此相比于已有的光频梳下变频信号频率恢复方法，在多信号频率恢复方面更具有优势。

光学频率梳（简称光频梳）作为一种优秀的多波长光源在通信领域具有巨大的应用潜力。通过将光频梳光源与波分复用技术（WDM）、空分复用技术结合（SDM），通信系统可以具有百Tbit/s量级的传输速率，在5G/6G通信、物联网、自动驾驶等方面具有重要的应用价值。目前实现光频梳的方法主要有以下四种，分别为基于锁模激光器产生飞秒光频梳、基于光学微腔产生光频梳、基于电光调制器产生光频梳以及基于行波四波混频产生光频梳。它们各具特点，但均很难同时实现宽光谱、高信噪比、高平坦度、高的单梳齿功率以及梳齿频率间隔大范围可调，这在一定程度上影响了光频梳在光通信领域的应用。本文提出基于受激布里渊激光腔产生种子梳，采用腔外负色散光纤进行脉冲压缩，进一步利用色散调控的高非线性氟碲酸盐光纤进行扩谱，从而实现光频梳产生。数值计算结果表明，通过该系统，我们可以得到重复频率大范围可调、光谱覆盖整个O-U波段且在O-U波段梳齿强度标准差小于5 dB的平坦光频梳，证明了通过基于布里渊激光腔与色散调控高非线性氟碲酸盐光纤的光学系统产生可用于光通信的平坦光频梳的可行性。

作为一种新型半导体激光器，量子级联激光器因其独特的子带间跃迁机制，具有高速响应、高非线性、输出波长大范围可调等特点。近年来随着输出光功率和电光转化效率等性能指标的快速提升，量子级联激光器已成为中红外至太赫兹波段（波长约为3~300 μm）的主流激光光源，在大气污染监控、气体检测、太赫兹成像、生物医疗以及空间光通信等领域具有重要科学意义和应用价值。本文阐释了量子级联激光器的发展历程以及工作原理；分别重点讨论了中红外量子级联激光器在高效率、大功率、波长可调谐以及片上传感的应用等方面的研究进展，并对基于中红外量子级联激光器差频太赫兹光源和光频梳的发展进行叙述，最后进行了简要总结与展望。

仿真研究了基于薄膜铌酸锂调制器的电光频梳和飞秒脉冲产生，并利用该飞秒脉冲在一段薄膜铌酸锂波导中实现覆盖倍频程的超连续谱产生和倍频信号产生。通过级联铌酸锂调制器进行电光调制，产生了一个180 fs的超短脉冲。使用该脉冲作为输入源输入一段薄膜铌酸锂波导，当输入能量达到126.4 pJ时，波导内产生的超连续谱达到倍频程并与倍频信号重叠。此外，还对脉冲参数优化进行了分析。本研究为实现基于薄膜铌酸锂的片上自参考光频梳系统奠定了基础。