利用光注入半导体激光器的单周期振荡与多周期振荡状态,提出了一种级联光注入半导体激光器产生超宽带微波频率梳的方案。将由连续光注入激光器产生的光频率梳注入到另一个从激光器中,再次利用激光器的光注入效应,拓宽所产生的微波频率梳带宽。光注入半导体激光器速率方程的数值研究表明,二次注入时,选取合适的注入参数,微波频率梳在幅值变化分别为±2.5 dB,±5 dB,±10dB范围内,带宽可达到52,65,97 GHz。因此,所提级联注入方案可以获得平坦的超宽带微波频率梳。

储备池计算是一种适合处理时序信号的简单高效的机器学习算法。相比在传统电子计算机上用软件实现的方式, 储备池计算在光器件上的实现方式将更有利于超高速和超低功耗的信息处理。介绍了储备池计算的基本原理, 从输入层、储备池和输出层三个方面介绍了储备池计算硬件实现方案的研究进展, 指出了储备池计算硬件实现方案发展中存在的问题, 并展望了其未来发展趋势。

为了能够同时检测多个开关的状态, 提出了一种基于光反馈半导体激光器的多开关状态检测系统.该系统由半导体激光器、多开关传感网络和数据采集与处理单元组成.多开关传感网络包括多个反馈光路, 每个光路由耦合器、光纤和强度反射式光开关构成.所有开关都闭合时, 系统没有反馈, 激光器输出连续光.当有开关被打开时, 光反馈使系统工作在混沌状态.根据系统输出信号的自相关曲线中与各开关位置对应处的峰值是否大于预设阈值来判断开关的状态, 通过编程令其它位置处的峰值为零来消除干扰峰.搭建了3个开关的实验系统, 分别对不同开关状态下的系统进行检测, 结果表明该系统可以准确检测单个或多个开关的状态.

在光注入半导体激光器中，为了更好地利用单周期振荡的单边带效应产生光载无线通信(RoF)系统所需的单边带光，通过数值模拟的方法研究产生单边带效应的注入条件和影响因素。通过在不同注入强度和频率失谐下仿真光注入半导体激光器的速率方程，找到了产生单边带效应的条件范围。选取弱注入与强注入两种特定情况分别研究各参数对产生单边带效应的影响。结果发现，无论是弱注入还是强注入时，单边带效应都随偏置电流和线宽增强因子的减小而更加明显。弱注入时单边带效应随频率失谐的增大而变好，而强注入时需减小频率失谐才能得到较好的单边带效应。此外，强注入时单边带效应还会随着腔衰减率的增大而增强。因此，要想获得好的单边带光，需选取合适的激光器类型与外部注入参数。

为了解工频电磁环境和优化高压电气设备，提出一种基于布拉格光栅的全光纤电场传感器。该传感器探头是一个刻有光栅的光纤悬臂梁，并在光纤表面涂覆多层聚酰亚胺树脂。由于聚酰亚胺的介电特性，在工频电场的感应下传感器会产生动态极化现象。在时变电场力的作用下，光纤悬臂梁发生周期性摆动，从而调制光纤光栅的布拉格波长。光栅布拉格波长的最大变化量与电场强度的大小呈正比。将激光器波长设定在光栅反射谱边沿上，通过测量光栅反射光功率的大小实现对工频电场强度的测量。传感器特性的实验评估与实际工频电场的测量证明，该传感器具有很高的灵敏度，能在1~4 kV 电压范围内高精度地检测出高压工频电场强度，验证了该工频电场测量方法的可行性。

双向半导体光放大器(SOA)光纤环形混沌激光器输出波形呈帧型结构，相邻帧波形具有相似性且受到外界扰动时其相似性下降。为了获得相似性高且一致性好的混沌波形以准确检测扰动的发生，实验研究了影响该激光器相邻帧相似性的各种因素，包括SOA 性能及其驱动电流、系统结构的对称性、输出耦合比以及光纤环长。以相邻帧互相关峰值的平均值考察其相似性，最大偏差衡量其一致性。结果发现，具有偏振保持特性的光功率放大器(BOA)是最适合的有源器件，且其驱动电流越大，相邻帧相似性越好。只要调整偏振控制器使得输出混沌波形呈连续窄带谱的类正弦信号，则系统结构的对称与否、耦合比和光纤环长都不影响其相邻帧的相似性，但光纤环长却影响系统的灵敏度。考察了系统的工作稳定性，5 min 左右相邻帧相似性的波动在10-3 量级。

针对电力变压器内部局部放电产生的超声波信号的检测需求，利用半导体激光器的自混合干涉效应，结合Sagnac干涉技术，提出一种结构简单、构思新颖的光纤超声波传感系统。在弱反馈的条件下，通过Sagnac干涉仪对放电超声波扰动传感光纤所引起的激光器振荡频率变化的测量，可以检测出局部放电。探讨了该系统的工作原理，并开展了实验研究。对铅笔芯折断或金属针自由掉落以及压电陶瓷片等多种方式产生的超声波信号进行检测，检验了该实验系统的传感性能。用平行电极的高压放电模拟电力系统的放电现象，包括电晕放电和局部放电。分别在不同的湿度和高压条件下对其进行检测，均获得了良好的效果。实验结果表明，这种传感方式具有检测灵敏度高和高频响应特性好等优点，能够检测高达300 kHz的超声波信号，可满足电力系统对局部放电检测的需求。

从各种扰动随时间变化的共性出发,对光纤扰动分布传感技术进行了分类,并对其系统结构、检测原理、定位方法、技术特点和应用领域进行了分析。对光时域反射(OTDR)型和干涉型两种常见的光纤时变扰动分布传感(TDDS)技术做了较全面的介绍,对新型的混沌有源光纤时变扰动分布传感技术做了较详细的描述,着重说明各种研究方案的扰动定位方法的原理、优缺点及最新的进展。最后指出,提高系统的检测实时性和抗干扰能力并降低系统的误报率是光纤时变扰动分布传感技术实用化研究的主要方向。

提出一种基于半导体光纤环形激光器的混沌光纤围栏系统。在该系统中,激光器输出为具有帧结构的偏振混沌光,环形激光器中的一段光纤用作传感光纤。任意位置的入侵都会改变光纤的双折射分布状态,引起环形激光器初始状态的改变,由于混沌对初值的敏感性,激光器输出波形即刻被改变。通过相邻帧输出波形的互相关检测可实现入侵的检测。利用混沌环形激光器输出波形的帧型特点实现入侵定位的空间时间转换。利用入侵位置与帧间互相关峰值的对应关系实现入侵的定位。该方法实时性好,抗干扰性强,检测结果不受周围环境变化影响。实验结果表明,在3 km左右的监测范围内定位误差约45 m,相对误差5%,且检测结果重复性良好。

仿真并分析了基于半导体光放大器全光偏振调制的双信道光传输系统模型.该系统分别利用两级半导体光放大器的交叉偏振调制效应(XPolM)，将两路独立的强度调制的抽运光变换到一路探测光的两个正交的偏振态上，实现双通道偏振复用的全光数据传输.首先对单个半导体光放大器的动力学过程进行了理论分析，数值计算了具有不同抽运光功率的半导体光放大器对探测光偏振态的影响，进而对双半导体光放大器偏振复用系统的调制/解调原理进行了分析，模拟仿真了双半导体光放大器的双通路偏振复用的调制及解调过程，仿真结果与实验结果相符.