时间抖动是衡量光频梳、低相噪激光器、微波光子雷达等低噪系统性能的核心参数, 其精确测量已成为一项重要工作。传统的直接探测法受限于微波振荡器的本地噪声或光电探测器的噪声, 测量精度较低, 在实际应用中无法实现对极低时间抖动参数的高精度测量; 光外差、光学互相关等光学测量方法存在着系统复杂的缺点, 并且对参考源和被测源的要求较高。为了测量阿秒级别的时间抖动, 本文研究了一种高精度、无参考源的时间抖动测量方法, 该方法主要基于长光纤延迟线和光载波干涉技术实现对时间抖动的超高精度测量, 在满足较高测量精度的前提下无需两个相似待测源, 极大降低了测量系统的复杂程度。然后, 优化了测量系统结构, 解释了光纤延迟线体系中伪像峰机理, 并提出了二次差频梳齿模型。系统仿真测得100 MHz重频激光器在其100次谐波点10 GHz处、频偏10 MHz时的噪声基底为3.29×10-13 fs2/Hz(等同于-211 dBc/Hz), 从10 kHz到10 MHz总的均方根时间抖动为535 as。实验结果表明, 此方法在超低时间抖动测量方面具有明显优势, 作为一种便捷、高效的时间抖动测量方法, 可以应用于被动锁模激光器、光频梳、超连续谱等不同待测源。

提出了一种改进的相位盲搜索算法, 该算法通过两次寻找二次最小欧拉距离得到载波相位噪声的估计值.为验证该算法, 搭建了一套光线性采样仿真系统, 对符号率为10 Gbaud/s 的16QAM光调制信号的星座图进行了测量, 采样源为脉宽为500 fs、周期为10 ns的光频梳.仿真结果表明, 当两个激光器线宽和小于10MHz时, 经过该算法对相位噪声进行补偿后, 10G-Gb/s 的16QAM信号的星座图能够清晰展示.

采用跟踪反馈控制法，实现了双飞秒光频梳系统的频率联动，研究了主动光频梳自动扫频和手动扫频情况下，双光梳间的频率联动特性.结果显示，对主动光频梳进行自动扫频或手动扫频时，从动光频梳的频率跟随变化，且双光梳频率间的相关系数最大可达0.99，说明双光梳的频率间保持了较好的联动特性.最后，将频率联动的全保偏双光梳系统用于测距实验中，测量距离为1.332 m，时间间隔为0.2 s，连续进行16次测量，测得数据的标准差为0.35 μm，测量精度可达亚微米量级.

以微腔内光场演化的理论模型Lugiato-Lefeve方程为基础，分别讨论了连续光（CW）抽运和连续光与脉冲光混合抽运两种情况下，正色散微腔中光场的演化过程，以及各参数对光场分布的影响。理论分析结果表明，在CW抽运的情况下，微腔中有稳定的暗孤子存在，并且随着色散系数的增加，暗孤子的脉宽会增加，而失谐参量的增加会使暗孤子的形状发生变化。采用混合抽运可以在腔内形成脉冲形式的光场分布，弥补了单一CW抽运时在特定参数的正色散腔内难以产生亮孤子脉冲的不足。抽运脉冲的振幅过高，会导致腔内的脉冲发生分裂,微腔失谐参量的增加会导致脉冲展宽以及脉冲能量降低。理论分析结果对实现高质量的Kerr光频梳具有重要意义，能够帮助选择合适的微腔及抽运参数。

利用自行开发的高稳定、低抖动和重复频率可调的“σ”型被动锁模光纤激光器作为高性能光学取样源，与待测的80 Gb/s光脉冲信号同时输入到100 m高非线性光纤中，通过四波混频效应实现了对被测光信号的全光采样。然后利用自行开发的数字信号处理与计算机图形显示软件，精确地重现了被测试的基于RZ码型的80 Gb/s光脉冲信号波形图。同时，还利用该光学取样示波器实验样机系统对重复频率为10 GHz、脉宽为1.8 ps的商用半导体主动锁模激光器的输出波形进行测量，所显示的脉冲宽度值为2.0 ps。这表明开发出的实验样机系统的时间分辨率优于900 fs。

全光取样示波器是研究与开发超高速光通信系统和光子交换网络的关键性测试仪器设备. 本文简介了我们自行设计和研制出的超宽带全光取样示波器设备的实验样机系统, 并报道了我们已取得的初步实验结果. 采用自主研发的高稳定性被动锁模飞秒光纤激光器作为该光学示波器的光脉冲取样源, 我们通过利用高度非线性光纤中的四波混频效应, 成功地实现了对脉宽为1.8ps、重复频率分别为10GHz和40GHz的光脉冲信号的全光取样. 然后通过数字信号处理和计算机图形处理, 得到了再现后的超短光脉冲信号波形, 并测出了其脉冲宽度值为2.3ps. 借助于该光学取样示波器实验样机, 我们还成功地完成了对脉宽为1.8ps、经过伪随机数据序列调制后的10Gbit/s和40Gbit/s光数据信号眼图的精确测量. 这是我国首次报道有关超宽带全光取样示波器设备的实际研制工作及其相应的实验测试结果. 所得到的有关超短光脉冲信号波形的测试结果也与用70GHz宽带电子示波器和超快光电探测器组成的常规光电测量系统所获得的结果进行了比较, 清楚地表明了我们研制出的全光取样示波器实验样机比后者具有更高的时间分辨率和更大的测量带宽.

An asynchronous optical sampling scheme based on four-wave mixing (FWM) in highly nonlinear fiber (HNLF) is experimentally demonstrated. Based on this scheme, 10-GHz input pulse train with 1.8-ps pulse width is successfully sampled in 100-m HNLF. A single pulse at 10 GHz with 2.3-ps pulse width is rebuilt by using a 50-MHz frequency tunable free-running fiber laser as the sampling pulse source (SPS). 40-GHz pulse train is used as the input signal. The rebuilt waveforms, together with the low-jitter eye diagram, are also presented.

利用半导体光放大器模型和仿真软件对全光非归零码到归零码的变换进行了数值仿真.在仿真结果的基础上,实现了基于半导体光放大器和光滤波器的10 Gbps的全光非归零码到归零码的变换试验.试验结果显示在RZ码输入功率为－15 dBm时，该变换的误码率为1.0×10－9.

报道了低成本、非制冷法布里-玻罗腔半导体增益开光激光器稳定地产生超短脉冲的实验研究.通过使用外部连续光注入,增益开光激光器的脉冲抖动得到了有效的抑制.实验结果表,明当选择合适功率的连续光注入到非制冷半导体增益开关激光器腔内,可以稳定地产生脉宽26 ps、抖动低于400 fs、重复频率2.5 GHz的脉冲序列.

A high-quality low-timing-jitter 20-GHz optical pulse train is generated by using two cascaded sinusoidally driven electroabsorption modulators (EAMs) at very low bias voltage of -0.8 V in conjunction with a tunable distributed feedback (DFB) semiconductor laser. An approximate transform-limited optical pulse, with the pulse width less than 7 ps, the spectral width of 0.3 nm, and the side-mode suppression ratio (SMSR) above 20 dB, is obtained by tuning the optical delay line.