气体传感理论和实验研究已成为当今光纤传感领域的热点之一。波长调制法和有源内腔法是提高气体传感灵敏度的两种有效方式。结合上述两种气体传感方法，构建一个基于波长调制技术的内腔式气体传感系统。讨论气体吸收光谱二次谐波分量与气体浓度之间的函数关系，从理论和实验两方面确定系统的最佳参数。利用提取多条吸收谱线的二次谐波分量，采用平均算法进一步提高系统灵敏度，进行乙炔气体传感的灵敏度可达7.5×10-5。以光纤光栅作为波长参考，建立系统的波长电压响应曲线，进而检测气体的吸收波长值。进行乙炔气体传感时吸收波长检测的绝对误差不超过0.445 nm。

提出了一种非接触内窥式微面形貌探测镜, 分析了其光学系统的装配误差对实际成像位置的影响.利用几何光学原理, 计算了三种装配误差与实际成像位移之间的关系.给出了满足CCD成像分辨率要求的位置调整范围, 推导出透镜的装配误差范围, 达到成像清晰、系统分辨率高的目的.

本文设计一种口腔内窥镜,以满足牙科医学应用。整个系统主要由成像系统、照明系统、图像显示及处理系统三个部分组成。系统具有显微放大的功能,并且亮度及色温可调。文中利用光学软件设计、优化了光学成像系统,给出了系统像差曲线,并构造了光学照明系统。论文结尾使用口腔内窥镜对两种牙齿模型进行了测试实验,系统成像分辨力高于100 lp/mm,图像清晰,可以观察到牙齿表面的细节。实验结果表明,系统能够满足牙科医学使用要求。

报道了采用Fabry-Perot(F-P)可调谐光滤波器和掺铒光纤放大器(EDFA)构建混合式光纤物理和化学传感系统。系统具有开环和闭环两种结构,采用1×2光开关进行相互切换,可分别实现物理和化学参量的准分布式、高灵敏度传感。在开环系统中,EDFA作为宽带光源,光纤Bragg光栅(FBG)为传感器,F-P可调谐光滤波器通过波长扫描实现FBG光谱采集,进而解调得到应变、温度等物理量。在闭环系统中,EDFA和F-P可调谐光滤波器构成环腔光纤激光器,将基于C-lens设计的传感气室放入光纤谐振腔内,激光器在EDFA增益带内扫描一个周期可获得气室内多种气体的吸收光谱,从而实现不同种类气体的同时传感。系统用于应变传感时灵敏度优于3 με,用于乙炔气体传感时灵敏度优于75×10-6,同时还可实现气体种类识别。

基于内腔光纤激光器原理设计了气体检测系统，可以检测气室中待测气体的种类和浓度。在分析气体检测系统的基本构成原理基础上，以乙炔气体为例，进行了气体测试实验，并就检测灵敏度、浓度检测精度两方面分析和计算了该检测系统的性能。结果表明，基于内腔光纤激光器原理的气体检测系统重复性小于0.07，气体检测的灵敏度小于0.03％，气体检测的精度不小于0.17％。

本文设计一种具有可扩展性的双层并行光互连网络.顶层为数字路由结点和光网络接口卡组成的星型网,底层为光网络接口卡连接而成的环形网.结点机以及数字路由结点影响网络的性能.结点机的吞吐能力限制了整个网络的吞吐率;扩展PCI总线的位数能够提高光网络接口卡的吞吐速率,采用64bit/66MHz工作模式可获得4.224 Gbps峰值传输速率.网络的实际最大吞吐速率为8.448Gbps,环网内平均延迟2195ns,环网间平均延迟4713 ns.可以采用本文设计的数字路由结点对网络进行低成本级联扩展,扩展后网络性能显著提高.

提出了一种用于40 Gb/s单信道光纤通信系统中的动态色度色散(CD)补偿技术。采用2×2光开关,色散补偿光纤(DCF)等器件构成可调节色度色散补偿器;提取中心频率为12GHz的窄带电功率信号作为反馈信号控制可调节色度色散补偿器,提取的窄带电功率值随系统中的累积色度色散值的增大而减小。实验证明,整个补偿系统的最长响应时间为0.7 s;补偿范围和补偿精度分别为81.55 ps/nm和5.28 ps/nm,通过增加光开关的数量和缩短每段色散补偿光纤的长度可以进一步提高补偿范围和精度。通过对比补偿前后系统的眼图可以看出：该系统能有效地补偿40 Gb/s光纤通信系统中动态变化的色度色散。

在设计的双层光互连网络中，上层网络是星型连接，依靠数字路由结点进行通信．单通道最大传输速率为1．4Gbps，数字路由结点吞吐率大于10Gbps，底层为网络接口卡和结点机连成的环形网，峰值传输速率为1．056Gbps．在底层网络中个别结点机与传感器之间配置有光纤旋转连接器，可传输动态数据．经计算，环网内最大通信延迟时间小于5．292μs，互连网络的平均通信延迟时间为11．03μs，环形网络的最大数据传输带宽为50Mbit／s．

针对微小面积及"盲孔"底面形貌,提出了一种基于直接成像原理的多功能光电检测系统.主要阐述了其光学系统设计思路,即内窥式镜头与显微系统相结合,观测与微扫描相结合.物镜部分采用内窥式探头,可深入内径2.5mm的盲孔内部,数值孔径不受微孔尺寸限制,从而提高了系统分辨力,达到600lp/mm.利用平行平板光学测微器,寻找和瞄准微孔内观测表面的微小细节,可将±0.1mm范围内的被观测目标定位到视场中心.

提出一种实现双通道旋转互连的新型对称光学耦合结构,并应用光学结构设计出无源双通道光纤旋转连接器.利用自聚焦透镜发射光信号,使其通过自由空间传输,被另一个自聚焦透镜接收.在自由空间可以实现旋转连接并实现光信号的双向传输,通过分析该光学结构设计原理和光路计算,发现每组透镜中两个透镜焦距之比为20-50,离轴距离为4-10mm范围时,才能保证光信道之间不发生干扰且信号持续传输.