将利用光频梳产生的超级信道引入光标记交换(OLS)系统中。首先, 通过仿真实现了能够产生60根可用谱线的光频梳, 为光标记和超级信道提供了性能良好的光源; 其次, 搭建了超级信道光标记交换系统, 使用正交频分复用(OFDM)的方法产生超级信道, 得到携带1.25Gbit/s光标记的6Tbit/s的超级信道。仿真结果表明：在误码率为10-9时, 超级信道各子信道和光标记的接收光功率分别为-5.3和-18.12dBm, 实现了性能良好的高速光传输。

提出一种用于强电场测量的集成光波导电场传感器天线电极设计方案。给出了传感器等效电路, 计算分析了天线、电极的各个参数对传感器半波电场的影响。结果表明: 当传感器电极长度、天线长度由4mm减少到0.5mm时, 传感器半波电场由230kV/m分别增加到2400kV/m和1100kV/m, 提高了943.5%和378.3%;当电极间距、电极宽度由20μm增加到200μm时, 传感器半波电场由400kV/m分别增加为2300kV/m和730kV/m, 提高了475.0%和82.5%;当天线底部宽度由50μm增加到600μm时, 传感器半波电场由460kV/m减小到242kV/m, 减小了47.4%。因此, 合理设计传感器电极、天线尺寸可使其半波电场达到几百kV/m至几千kV/m, 使它能够应用于强电场测量领域。

设计了一种利用微波光子滤波器(MPF)实现频率可调谐的光电振荡器(OEO)。该模型通过双驱动Mach-Zehnder调制器(DD-MZM)和啁啾光栅形成高Q值的MPF, 得出OEO的振荡频率是关于光源波长和DD-MZM直流偏置电压的函数, 通过对光源波长或DD-MZM偏置电压的调整, 可实现振荡频率调谐功能。同时, 在电域上, 利用RF耦合器和RF延时线形成两路具有延时差的反馈信号, 通过合并后反馈至DD-MZM, 从而有效地抑制边模。理论和仿真实验表明, 针对不同的调谐范围可实现粗调和微调的功能。

设计了一种基于法布里-珀罗(FP)标准具的双环路光电振荡器(OEO), 该振荡器能将连续的光功率转换为稳定的频谱纯净的微波信号。FP标准具具有滤波的特性, 因此可以替代普通OEO中的电滤波器从而降低电噪声, 此外, FP标准具是一种高Q值的光学器件, 可以缩短普通OEO所使用的光纤长度。双环路结构的引入能够更好地保证振荡器的单模输出, 进一步降低相位噪声。仿真结果证明这种新型结构的OEO可以实现20GHz范围内振荡频率为15GHz的单模起振, 边模抑制比超过150dB, 使用的两条光纤环路长度分别为5m和36m。

给出了集成光学高压脉冲电场传感系统的工作原理, 使用1.2μs/50μs高压脉冲信号作为信号源对传感系统进行测试。分析了探测到的信号中噪声的主要来源: 包括传感器电极、天线及封装外壳等寄生元件产生的寄生振荡, 以及含光源、光电探测器引入的电路噪声等。采用快速傅里叶变换(FFT)对信号源和探测到的信号进行频谱分析, 得到信号源主要集中在0~160kHz范围内, 噪声频率主要集中在大于160kHz范围内。使用基于FPGA的频域数字滤波法对探测到的信号进行去噪声处理, 结果表明信号源与被探测信号的均方误差由在滤除噪声前的20.4277降为滤除噪声后的1.8678。

实验研究中发现LiNbO3集成光波导电场传感器的输出波形中叠加有频率在几百千赫兹左右的振荡信号，导致传感器探测到的电场信号发生畸变。从LiNbO3衬底的压电效应出发对这一谐振现象进行了理论分析。比较谐振频率的理论计算值和实际测量值得知，LiNbO3衬底的宽度是影响谐振的主要因素。针对一种用于雷电电磁脉冲测量的LiNbO3集成光波导电场传感器，其设计衬底宽度为3 mm，再次实验发现振荡信号被抑制在-30 dB以下。

设计了马赫-曾德尔(MZ)调制器工作点控制的前端电路。利用运放OP27设计文氏桥电路, 产生1kHz余弦波, 作为扰动信号加到MZ调制器的RF端。运用运放OP27设计带通滤波器, 从探测器分别提取一次谐波和二次谐波。利用乘法器MLT04实现对一次谐波和二次谐波的检波, 分别得到一次谐波的幅度调制信号和二次谐波的幅度调制信号。这两个调制信号含有调制器工作点的相位信息, 为后续的软件控制提供了两路含有相位信息的信号, 使整个控制系统的实现更准确。

为了精确模拟雪崩光电探测器(APD)的特性，提出了一种APD等效电路模型。文中首先从APD载流子速率方程出发，同时考虑芯片寄生参量和封装寄生参量的影响，得到了APD的等效电路模型，进而基于该电路模型在PSpice软件中分析了APD的光脉冲响应特性、频率响应特性、噪声特性和增益带宽特性。

介绍了时域有限差分(FDTD)法的理论与基本原理。利用该方法，得到了可对集成光波导偶极子电场传感器幅频特性进行理论分析的数学表达式。为优化器件性能，利用仿真，对在低频与高频电磁波入射时，不同电极长度/宽度下的器件幅频特性进行了比较。结果表明，低频电磁波入射时，采用较长或较窄的电极，均可提高器件的响应幅度；改变电极长度与宽度，对器件响应频率几乎没有影响。高频电磁波入射时，采用较长或较窄的电极，器件同样可获得较大的响应幅度；改变电极宽度，对器件响应频率的影响很小，但较长的电极会显著降低器件的响应频率。