针对自由空间光(FSO)通信的实时化应用问题，本文采用自研的收发一体实时数字相干通信模块，基于自由空间光信道，通过实验验证了8×10 Gb/s、偏振复用正交相移键控(PDM-QPSK)信号的实时相干通信系统。在7%前向纠错码(FEC)条件下，通过使用掺铒光纤放大器(EDFA)调整接收端功率，该实时数字相干通信系统的单通道背靠背接收灵敏度达到了－50 dBm左右；8路信道的光载波频率间隔为12.5 GHz，且在不引入其他损耗的情况下，通过1 m左右的空间光链路实现了全信道的无误码传输。

针对空间激光通信接收功率低的问题, 文章设计并实现了具有高接收灵敏度的实时化空间激光脉冲位置调制(PPM)通信系统, 该系统的传输速率为800 Mslot/s。实验结果表明, 当使用了掺铒光纤放大器(EDFA)和光学滤波器后, 在接收光功率为-58.3 dBm的情况下, 该系统的纠前误码率(BER)为1.4E-4, 系统具有超高的灵敏度。

针对三维 (3D)大规模多输入多输出 (MIMO)系统中莱斯信道模型, 通过研究分析获得简单易行、频谱效率高的传输方案。考虑到莱斯信道中的散射信道获取较为困难, 而视距信道获取较为容易, 仅利用视距信道进行传输方案研究。首先通过用户调度算法解决了相邻用户之间干扰过大的问题, 从而提升了系统的和速率;接着充分利用 3D MIMO系统中水平和垂直维度的特点, 采用域选择的预编码方法消除不同用户间的干扰并最大化信噪比, 进一步提升了系统和速率。经过仿真验证, 提出的 3D大规模 MIMO传输方案比以往方案具备更大的频谱效率。

为实现低起振阈值、高斜率效率的短腔窄线宽随机激光输出,提出一种基于随机分布光栅阵列的窄线宽随机光纤激光器。基于随机分布光栅阵列的随机光栅可有效提升随机光纤激光器的起振阈值与泵浦功率。在满足光局域化的前提下,利用随机光纤光栅超窄反射峰搭建超窄线宽随机光纤激光器,该激光器实现了1.33 kHz的窄线宽随机激光输出,起振阈值为24.5 mW,斜率效率约为10%,且激光输出功率与中心波长处于稳定状态。与其他激光器相比,所提激光器具有更低的起振阈值、更高的斜率效率、更短的腔长及相对简单的结构,有望在光通信、高功率窄线宽光纤激光器、光纤传感等领域得到进一步应用。

铁路隧道防护门是隧道防灾救援专题的重要分支, 对行车安全有着重要的影响。文中研究一种基于微结构光纤分布式传感(MFDS)的新型铁路隧道防护门智能监测技术, 可以实时监测防护门的状态与检测运行故障, 当发现防护门出现异常状况时及时报警, 显示并记录报警部位和报警资料以及实现报警信号远程传送。通过研究, 针对铁路隧道防护门设计得出以下结论: (1) 防护门布置应采取远离隧道中心布置的方案; (2) 防护门隔墙应采用混泥土隔墙; (3) 防护门应朝疏散方向开启; (4) 设计防护门外沿距离相邻线路中心线距离应考虑防护门门框高度和车辆建筑限界。论文提出一种新颖的铁路隧道防护门设计方案, 对于铁路隧道防护门设计与维护相关工作具有重要指导意义。

无结晶体管是近年来纳米 SOI MOS器件领域的研究热点，相对于传统晶体管具有明显的优势。本文针对全耗尽型无结晶体管，基于二维泊松方程，建立了电势分布解析模型。根据该模型可以得到阈值电压模型。利用建立的解析模型和半导体器件仿真软件 MEDICI，探讨了栅压和器件结构参数对电势分布和阈值电压的影响。该模型简单且与仿真结果吻合良好。

将光纤照明技术运用到矿灯领域中, 需要根据光纤照明的特点设计相应的二次配光系统, 以满足实际配光的需求。利用光学仿真软件TracePro开展了对新型光纤LED矿灯系统的二次配光问题的仿真研究。配光器件主要采用单个反光腔、透镜及其组合。从反光腔形状、深度和口径、透镜类型和尺寸等方面入手, 探讨了各个因素对配光效率、光斑大小、光照均匀度的影响。通过对仿真结果的比较和分析发现, 反光腔主要影响配光效率, 而透镜主要影响光照均匀度和光斑大小。得到了合适的新型光纤-矿灯的二次配光系统, 即锥形腔配合菲涅尔透镜。结果表明, 该组合具有配光效率高、光照度均匀、光斑大小适中、实际尺寸小、方便井下作业等优点。