设计一种基于AlGaInAs材料的1.3μm高速直调半导体激光器，该激光器采用脊波导、长度较短的腔和11个5 nm厚度的多量子阱结合30 nm厚度的缓变折射率分别限制异质结结构（GRIN-SCH），实现了低阈值、宽带宽和较大功率的光输出。采用均匀光栅和不对称腔面镀膜的方式实现了稳定的单纵模输出。最终制得的1.3μm高速直调半导体激光器，在室温下，阈值电流为7.5 mA，3 dB小信号调制带宽可达25 GHz，大信号背靠背传输速率可达40 Gb/s，斜率效率为0.35 mW/mA，最大输出功率约为39 mW，边模抑制比可达40 dB。

提出了一种基于定向耦合器的双芯模式转换器，实现了基阶（LP₀₁模式）向高阶（LP₁₁模式）转换。利用有限元法和光束传播法建立了模式转换器理论分析模型，探究光纤参数对模式转换器转换性能的影响。数值模拟结果表明，当该模式转换器消光比大于20 dB时，带宽可达到320 nm，且其消光比大于10 dB，带宽达到400 nm时的转换率达99.7%。与传统模式转换器相比，该模式转换器结构简单，并且具有转换率高和宽带宽的优点，进而适合应用在光通信系统中。

提出一种基于啁啾极性调制的线性调频(LFM)信号光学产生和应用方案。利用两台并联的马赫-曾德尔调制器和一台相位调制器产生跳频载波，将单啁啾LFM信号调制到该载波上，经过光电转换后，可以产生啁啾极性可调的LFM信号，且实现了载频和带宽的四倍频。仿真验证了所提方案产生倍频LFM信号、测量多普勒频移以及在无线通信上应用的可行性。输入频率为4～6 GHz和5～6.5 GHz的LFM信号时可分别产生16～24 GHz与20～26 GHz的三角波调频信号，时宽带宽积扩展为8倍；对速度为800 m/s的运动目标进行速度测量，并利用模糊函数分析该信号对距离多普勒耦合问题的改善效果；在通信功能的仿真验证中，接收端匹配滤波成功恢复出码率为0.1 Gbit/s的10位二进制序列。所提方案结合了啁啾极性调制和微波光子倍频技术，可产生三角波调频信号，从而实现雷达的速度、距离联合测量，提升雷达探测分辨率，并且利用啁啾极性调制实现通雷一体化应用。

提出了一种基于扫频激光器的超宽带线性调频(LFM)信号产生和传输的方法。该方法使用扫频激光器产生频率随时间周期性变化的光信号,注入马赫-曾德尔调制器后产生载波抑制双边带光信号,利用嵌有光纤光栅(FBG)的Sagnac环完成双边带光信号的分离。Sagnac环的透射光信号经延时后与反射光信号拍频,从而产生了超宽带LFM信号。仿真分别产生了载频30 GHz、带宽16 GHz、时宽带宽积8000的超宽带连续波LFM信号和超宽带脉冲波LFM信号。所提方案解决了天线拉远场景中超宽带LFM信号经光纤传输时的功率周期性衰落问题。在多目标探测分析中,方案产生的信号表现出高精度临近目标分辨能力。所提方案具有载频、时宽、啁啾率和啁啾符号独立调谐的优点,可实现高载频、超宽带LFM信号的产生和功率周期性衰减抑制传输。

微型拉曼光谱仪的核心部件是分光芯片，研制出适应微型拉曼光谱仪微型化、加工精度高、成本低的新型分光芯片对于打破目前的国外技术专利封锁，获得属于我国的自主知识产权具有重要意义。将本来诞生于光通信领域的阵列波导光栅用于微型拉曼光谱仪是研究的新思路，其具有尺寸小、精度高、工艺简单、易于批量生产的优点。总结介绍了用于微型拉曼光谱仪分光芯片的阵列波导光栅在国内外的研究进展，并且作了相应的分析，提出了一定的改进方法。

设计了400～900 nm波段上的超宽带减反射膜, 在410～850 nm范围内的平均残余反射率设计值约为0.2%,在设计的全波段上约为0.24%。讨论了初始膜系结构的选择原则,分析了带宽、膜层折射率差、最外层折射率和膜层总厚度等因素对宽带减反射特性的影响。对特定的带宽, 增加两种薄膜材料的折射率差和选择尽可能低的最外层折射率对获得优良的减反射特性是非常重要的。实验制备了K9玻璃上TiO2/MgF2两种材料组成的8层结构的超宽带减反射膜, 实测结果表明,在带宽520 nm范围内的平均残余反射率约为0.44%,说明用二种材料设计超宽带减反射膜是成功的,对垂直入射的减反射膜, 多种材料的膜系并不比两种材料更具优越性。