新一代光纤传感系统对光纤长度测量精度的要求越来越高, 因此提出了一种基于Sagnac干涉仪的光纤长度测量方法, 介绍了该测量方法的基本原理和实验装置, 并进行了不同长度光纤的测量实验, 研究了光源偏振态和光纤扰动对测量结果的影响。结果表明, 所提方法的测量精度可以达到厘米量级, 测量范围可以达到1～10 km。

为了克服传统调制相移法测量频率范围窄、测量准确度低的缺点, 提出一种基于调制相移法的单模光纤长度精确测量技术.利用一体化矢量网络分析仪的高速调制信号同步技术及高频信号相位差测量技术, 设计并研制了单模光纤长度测量装置.基于矢量网络分析仪自带的VBA插件编写了自动控制及数据处理软件, 给出了相位变化量自动处理方法.利用研制的装置分别测量了长度为2 km、40 km和150 km的单模光纤在不同工作波长点的长度值, 实验结果表明, 2 km的光纤长度测量值实验标准偏差优于0.2 mm, 150 km的光纤长度测量值实验标准偏差接近0.01 m.该装置可对1 310 nm、1 490 nm以及1 550 nm波长的光纤距离进行精确测量, 为光纤长度的高准确度测量提供了一种新的技术途径.

空间激光通信终端通常依靠光学天线提高整个通信系统的发射及接收效率。提出了一种空间激光通信系统的离轴天线系统，以克服传统卡塞格林两镜系统存在接收视场小、发射效率低等缺点。设计了一个通光孔径为150 mm，放大倍率为15×，满足0.85、1.064、1.55 μm多个通信波段光学天线系统。计算了初始结构参数，利用光学设计软件ZEMAX-EE对该光学天线系统进行了光线追迹和优化设计，并对设计结果进行分析。分析结果表明：在整个工作波段(0.85、1.064、1.55 μm)内，点列图半径几何值小于10 μrad，实现了高放大倍率、宽波段像散同时校正，在宽波段内均达到衍射极限，满足设计指标要求，能够满足高性能空间激光通信系统的要求。

针对中红外光电探测器光谱响应度精确测量时，要求提高中红外激光器功率稳定度这一问题。提出了一种对中红外激光器功率进行稳幅的方法，基于声光调制器布拉格衍射原理、采用光反馈闭环控制技术实现了对中红外激器光功率的稳定控制。详细介绍了该方案的光路设计、控制电路原理及控制算法，在此基础上研制了一种中红外激光功率稳定器。采用该功率稳定器对3.39 μm He-Ne激光器的输出光进行了稳幅实验。结果表明，该装置可将中红外激光器输出功率稳定度从8%提高到0.4%。可很好地满足中红外探测器光谱响应度测试的需要。

分析了基于透镜的傅里叶变换特性实现空间光通信端机远场分布测试原理，以球差、彗差为代表模拟测试系统自身像差对焦面光强分布的影响，由结果可以看出球差主要影响最大光强，其分布仍然保持旋转对称性，而彗差不仅使得光强峰值减弱，且接收面上光强变为非旋转对称分布，当系统像差均方根（RMS）值小于0.02λ时，最大光强的变化小于0.2%，可以忽略不计。基于以上分析，设计了离轴卡塞格林长焦系统，利用Zemax-EE对系统进行了分析，分析结果表明，在整个工作波段（800 ~1700 nm）内，中心视场RMS值为0.0001λ，全视场点列图均远优于衍射极限。对研制完成的远场分布测试系统进行了测试，得到的光斑暗环实际值与理论值的误差均在2.5%以内，满足要求。

研究了紫外光通信收发端机的工作模式，定义了“收发响应时间”，用以衡量接收和发射2种工作模式之间的切换效率，设计并研制了高灵敏度的宽带接收机，搭建了收发响应时间校准装置。实验结果表明，紫外光通信收发端机之间的切换时间约100 ms，重复性小于1 ms，为紫外光通信端机的研制提供了数据支撑。

理论分析了温度通过热胀冷缩效应对光纤长度产生影响的机理，并在不同波长情况下通过不同长度的光纤进行了实验验证。实验结果表明：在不同波长下，当温度每变化1 ℃时每千米单模光纤长度改变量相差不大；对于不同长度的光纤，当温度每变化1 ℃时单模光纤长度改变量与光纤长度基本呈正比例关系，基本与理论分析结果一致。

主要介绍了紫外气体放电灯、紫外LED、紫外激光器的工作原理及其优缺点，利用紫外LED阵列作为发光元件，研制了紫外调制光源，可产生不同调制速率和不同占空比的标准紫外调制信号，最终通过光纤输出，实现光功率的量值溯源。实验结果表明，紫外调制光源的光纤输出耦合效率约为8%，最高调制速率大于2 MHz，满足目前紫外光通信接收机灵敏度的测试要求。

为了实现紫外成像仪的紫外可见的光谱转化，并满足其在分辨率、能量转换效率和稳定性等方面的特殊要求，基于稀土配合物的发光机理，提出利用稀土铕配合物制备高分辨率紫外可见光转换膜。结合紫外成像仪的应用要求，对其分辨率、能量转换效率和稳定性进行了实验测试，实验结果表明，由稀土铕配合物制备的紫外可见光转换膜，分辨率优于100 lp/mm，有效能量转换效率高，性质比较稳定，是一种具有高分辨率的紫外可见光转换膜。