为了兼顾用户端光网络单元的特点和传输速率, 在接收端采用可集成化的相干检测方案替代传统的直接检测方案, 分析了电吸收调制器的偏压特性, 搭建了速率为40Gbit/s的5km双向接入网通信系统, 对以分布式反馈激光器和电吸收调制器为上行发射机的可集成光网络单元进行了传输测试。结果表明, 在直接检测方案前向纠错(FEC)下, 双向传输下行信号接收灵敏度和上行信号接收灵敏度分别达到了-18.31dBm和-17.94dBm; 在相干检测方案FEC下, 双向传输下行信号接收灵敏度和上行信号接收灵敏度分别达到了-32.51dBm和-29.76dBm。相干检测方案的上行和下行接收灵敏度相较于直接检测分别有14.20dB和11.82dB的提升。该研究为未来用户端光网络单元提供了一种高速率可大规模部署的集成化方案。

利用石墨烯优越的光学性能, 构建了基于全光纤结构的石墨烯电吸收调制器。设计了调制器的结构, 并进行了仿真和实验双重研究。首先, 根据石墨烯的光学可调特性研究了其化学势和介电常数之间的关系。接着, 基于全光纤结构设计了石墨烯电吸收调制器, 并分析了它的整体有效折射率和化学势的变化关系。对提出的光纤石墨烯调制器进行仿真分析, 并与传统半导体电吸收调制器进行对比, 实现了一个全光纤结构的石墨烯调制器。对实现的调制器进行了系统的性能测试。结果显示: 仿真的四层石墨烯的全光纤电吸收调制器的调制效率可以达到0.233 dB/mm, 在12.9 mm的长度上可实现0.2 V的摆动电压。实验测试验证了提出的全光纤石墨烯调制器的可行性; 但受实验条件的限制, 其半波电压约为120 V, 3 dB调制器带宽为100 MHz。与传统石墨烯波导调制器相比, 提出的调制器显示了半波电压小, 调制效率高, 尺寸小, 同时具有低的插入损耗低等优势, 适合在未来全光纤RoF系统应用。

提出了一种基于级联电吸收调制器(EAM)和相位调制器(PM)的多载波光源发生器方案。对比分析了基于单个EAM级联PM的多载波光源发生器与基于两个EAM级联PM的多载波光源发生器产生的多载波光源，利用基于两个EAM级联PM的多载波光源发生器实现了频率间隔为15 GHz、平坦度在0.1 dB范围内的19个子载波的多载波光源。同时研究了EAM的调制指数和啁啾因子、PM的驱动信号幅度以及调制器驱动信号的相位差等参数对产生多载波光源的影响。

利用电吸收调制器(Electro-absorption Modulator, EAM)和频率调制器(Frequency Modulator, FM)的级联结构，提出了一种新型光学频率梳(Optical Frequency Comb, OFC)产生方案。本方案结构简单、易于控制，输出噪声低。对提出的方案原理进行了理论分析，并利用Optisystem7.0 软件进行仿真研究。仿真结果表明：产生了平坦的光学频率梳，其中心波长和谱线间距均可独立调谐。产生的OFC 有效带宽为3.8 nm，得到了谱线间距为5 GHz 的105条谱线。

采用选区外延生长应变InGaAsP/InGaAsP多量子阱有源层，制备出带宽为25 Gb/s的单片集成电吸收调制分布反馈激光器。激光器区和调制器区的荧光光谱波长分别为1535 nm和1497 nm，偏调约为38 nm。利用全息技术在激光器区制备光栅，集成器件激射在1549 nm波长处，器件的阈值电流为18 mA，在100 mA直流电流下出光功率大于10 mW。器件工作在单模状态，边模抑制比大于40 dB，与单模光纤耦合后测得的静态消光比为23 dB,器件的3 dB响应带宽为16 GHz。调制器偏压为-1.7 V,峰峰值电压为3.5 V,在25 Gb/s非归零伪随机二进制码（215-1）调制下测得器件的背靠背眼图清晰张开，动态消光比大于5.7 dB。器件具有低成本、高带宽的特点，是下一代光纤通信网络的理想光源。

建立了基于电吸收调制器(EAM)的深度成像系统数值模型. 为定量描述时序误差对系统精度的影响推导了含尺度因子的测量误差公式, 分析了光调制器参数、系统噪声和时序误差对测量误差的影响. 结果表明, 无时序误差时, 测量值标准偏差与传感器阱中信号电子数的平方根成反比, 与阱中背景电子数和信号电子数之比的平方根成正比; 采用高调制速度和高消光比的EAM 可以提高系统精度; 随着时序偏移误差增加, 系统精度将迅速下降且难以通过增加传感器阱中信号电子数的方式提升; 如要求7 m 处单幅深度图像精度小于1 cm, 则需要传感器阱深大于等于300 Ke, 时序的偏移误差小于等于±200 ps.

基于AlGaInAs多量子阱高速电吸收调制器(EAM)集成光源, 构建了微波光纤传输链路, 并研究了掺铒光纤放大器(EDFA)对其链路特性的影响, 实现了40GHz频段97.4dB·Hz2/3的无失真动态范围。

全光开关门是全光3R再生、全光解复用、全光逻辑门和全光波长变换的重要组成模块, 而基于电吸收调制器(EAM)的全光开关门具有偏振无关和码型效应小等优点。依据光生载流子的输运方程, 建立了体材料EAM中的交叉吸收调制(XAM)模型。通过该模型利用时域有限差分法, 研究了EAM在高功率超短光脉冲抽运作用下形成的开关门特性, 对不同EAM偏置电压、抽运光功率和脉冲宽度下的开关门进行了分析。同时, 进行了开关门特性与偏置电压大小和抽运脉冲功率之间关系的实验研究。实验结果与理论预期相符合。EAM光开关用于光3R再生, 使40 Gb/s残余色散或偏振模色散恶化信号得到再生。