随着基于光子回波的任意信号产生技术的不断成熟,对于光子回波的研究也变得日益迫切。光子回波模型的不断发展使得科研者有更多的方式,更多的参量去精确控制我们所产生的光子回波,从而提高光学任意信号产生技术的性能。在本文中所产生光子回波的共振介质为光谱烧孔晶体材料。本文首先概述了光谱烧孔晶体材料与光子回波现象,并阐述了光子回波模型的研究现状,分析了每种模型的优缺点;介绍了用于对Maxwell-Bloch方程离散化处理的有限时域差分算法。本文主要研究内容包括:1.详细描述了光学Bloch方程的推导过程。利用光学Bloch方程分别求解了光学章动现象以及自由感应衰减现象的透射场表达式。利用光学章动与自由感应衰减的光学Bloch方程得到了二脉冲光子回波(2PE)的电场表达式,并绘制产生2PE过程中的Bloch矢量变化图。2.建立基于光学Bloch方程的三脉冲光子回波(3PE)模型。将3PE现象看作是光学章动现象与光学自由感应现象三次交替发生并使偶极矩的感应极化强度最大时的现象,利用光学Bloch方程推导出了3PE表达式并绘制了Bloch矢量变化图。根据推导出的3PE表达式,分析了输入脉冲间隔对于3PE强度的影响;分析了光学厚度对于3PE效率的影响。解释了压缩脉冲的实质是无数个单频光子回波在同一时间上的叠加,给出了提高压缩脉冲性能的方法。3.综述了时域有限差分算法的由来;介绍了预纠正-时域有限差分算法(IPC-FDTD);使用IPC-FDTD算法分析了产生2PE与3PE的整个光学瞬态相干过程,得到了每个光学瞬态相干过程的Bloch矢量演化图及其透射场图。解释了光子回波现象实质是原子偶极矩相位的复相结果。验证了光子回波电场幅值随输入脉冲时间间隔增大呈e指数衰减。4.提出了一种基于压缩脉冲的双幅度脉冲位置调制(DAPPM)信号产生方法。该方法首先利用两束线性啁啾激光在烧孔晶体内相互作用形成光谱光栅,再由多束线性啁啾激光去扫描光谱光栅,从而产生DAPPM信号。DAPPM信号子脉冲的位置是通过调节探测激光的起始时间以及起始频率进行控制的。该方法产生的信号速率可以达到20Gbit/s,相比于传统方法调制信号的速率提高了一个数量级。最后,根据之前的结论给出了提高DAPPM信号性能的方法。