光子信息技术需要在光域完成光子信号的产生和操控,而光场的相位锁定是其中的关键。为了实现灵活的光子信号处理和操控,光场的相位锁定技术越来越吸引人们的关注。锁相环技术、锁模腔技术和注入锁定技术在光场相位锁定方面各有优势,但在如何实现宽带灵活的光场相位锁定方面还有巨大的研究空间。本文的主要工作是研究光场相位锁定技术的原理和方法,通过合理设计来实现光场的相位锁定,论文主要通过以下方面展开:1.对光纤通信系统的发展过程及现状进行详细阐述,并对能够实现不同光场之间的相位锁定的三种技术—锁相环、锁模腔和注入锁定技术的基本原理进行分析。2.提出一种基于光纤锁模腔的模式相位锁定实验方案。在这个实验方案中,通过改变调制器的位置实现了环形腔以及法布里-珀罗(F-P)腔两种腔型的主动锁模激光器的转变。通过比较两种腔型的锁模效果可以得出以下结论:在F-P腔结构下,锁模脉冲幅度均衡性在一定程度上得以提高,并且提高锁模脉冲的重复频率,实验得到的锁模脉冲频率是调制频率的六倍频。3.提出基于耦合光电振荡器的模式匹配与锁定实验方案并进行实验验证该方案可以利用全光的方法来实现光场的相位锁定。实验中通过调制器位置的改变,分别实现双腔以及三腔耦合光电振荡器,利用这种简单有效的方法实现多腔结构且没有添加更多的有源器件。在实验中,成功的获得了相当良好的20-GHz单纵模微波信号。4.提出基于注入锁定效应实现OEO中的模式选择和锁定方案。在实验中得到单环结构的OEO,通过注入锁定DFB能够锁定某一个振荡模式,然后与载波在PD中拍频产生拍频信号,外腔激光器所发出的光与DFB中被锁定的振荡模式的波长差决定了拍频信号的频率。这个相位锁定方案采用单环结构OEO产生微波信号的频率为18GHz到20GHz。