提出一种基于新型多芯少模光纤模式干涉原理的位移传感器，该传感器由两段单模光纤和一段多芯少模光纤组成。研究了该传感器的实现原理，并实验验证。实验结果表明当光纤轴向被拉伸0~60 μm时，该新型传感器的检测灵敏度为-61.17 pm/μm，与理论计算结果之间的误差小于3.9%。因此，当使用高分辨率光谱仪作为接收器时，该传感器可检测17 nm的位移变化。

可集成、易调谐的光编解码器是光码分多址(OCDMA)系统集成化的关键模块之一。基于耦合双环阵列提出了一种新型的光编解码器。该编解码器通过调谐双环下载端反射波长以及集成于总线的相移器的相位，实现了OCDMA系统的二维相干编解码。基于耦合模理论，建立了耦合双环阵列的传输矩阵方程。用于编解码器的双环半径分别为50 μm和48 μm，阵列中四组双环的反射中心波长分别为1535，1535.2，1535.4，1535.6 nm，信道宽度为17 GHz，反射谱3 dB带宽约为0.14 nm，信号基本上不会出现干扰，保证了用户发送和接收信号的准确性。相应的自相关峰值旁瓣比(P/W)约为5，互相关峰值比(P/C)约为7，可以容纳用户数为96个。

太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术因具有动态范围大、灵敏度和信噪比高等优点在气体检测领域中日益受到重视，然而检测系统内水对太赫兹波的强烈吸收会对气体解调结果产生严重影响。在常温常压、检测系统内有水气存在的情况下利用THz-TDS技术对不同浓度的氨气进行定量检测，并提出一种比例法浓度解调方法降低了水气对氨气浓度解调的影响。为了验证提出算法的有效性，与直接差分法和湿度补偿法两种浓度解调方法进行了比较。结果表明,当氨气与太赫兹波的作用光程为96 mm时，利用比例法可以使气体检测灵敏度提高为33.0 mg/m3，浓度反演误差控制在48.2 mg/m3以内，相比直接差分法和湿度补偿法浓度反演误差降低达84.6%和77.4%。

为了实现悬臂方形薄板的共振模态分析, 本文基于 AF-ESPI测量原理和瑞利利兹法对悬臂方形薄板共振模态的理论进行了完整分析, 给出前 8阶的共振频率和相对应悬臂方薄板的电子散斑共振条纹分布情况。为了验证理论计算的精确性, 搭建了振幅波动电子散斑干涉测量系统, 并利用该系统对悬臂方形薄板进行模态分析, 测量该板的共振频率和振动模态。理论计算的结果和实验测量值对比发现, 振动的条纹和理论计算的结果一致, 共振频率的测量值和理论计算值之间的相对差值在 0.1%~9.1%之间。

针对空间扫描型光纤法布里珀罗（F-P）传感解调系统中CCD的光照度分布建立了数学模型，研究了不同帧扫描频率下CCD输出信号和信噪比。利用已设计的解调模块进行了CCD光照度分布的实验，实验结果表明，当帧扫描频率不同时，CCD各个像素输出信号电压的实验值与计算值的相对误差均小于2.5%，同一像素输出信号电压的实验值与计算值的相对误差变化数值均小于0.005，随实验所用CCD帧扫描频率变化，信噪比以184 Hz为分界点以两种变化斜率改变，验证了数学分析模型的有效性。

由于采用剪切散斑干涉术测量离面应变和面内应变都与剪切量有关，所以剪切量的测量精度决定了应变场分布测量的准确性。本文论述了公式法、成像法、莫尔条纹法和相关法等4种剪切量测量法的测量原理，定性分析了它们的测量范围。搭建了一套剪切量测量系统，利用成像法、莫尔条纹法、相关法测量剪切散斑系统的剪切量，并以公式法计算的结果为准，比较其他3种方法的测量结果。结果表明：剪切量>3 mm时，利用相关法测量具有较高的测量精度; 剪切量<3 mm时，莫尔条纹法测量效果会更好。因此，实际应用中，应该先根据实际测量条件估算剪切量的大致范围，然后依据估算范围选择合适的测量方法。

平行光束经过有加工误差的 Dove棱镜后，在出射面往往会发生角度倾斜和离轴偏差，从而导致利用 Dove棱镜制成的光纤旋转连接器的传输耦合损耗增大。对于 Dove棱镜的加工误差在耦合损耗方面的影响，本文利用光线追迹的方法对其进行了理论及模拟分析。分析结果显示，由于加工误差带来的耦合损耗随着 Dove棱镜的底角误差及其锥体角误差的增加而增大。而后依据理论结果及光纤旋转连接器的需求，设计加工了 5块 Dove棱镜，测量了其耦合损耗，并对实验测量值进行了修正，进一步验证了理论的正确性。

电子散斑干涉术条纹图在成像时不可避免地受散斑噪声调制，去除噪声是散斑干涉条纹处理的一项重要任务。利用散斑条纹图的方向性，提出一种基于模糊方向的旋滤波：在当前点的领域内定义4个模糊方向窗口，将传统旋滤波的一维、精确方向窗口的确定，转变为模糊方向窗口的确定；在确定的窗口内进行低通滤波时，采用自适应加权均值滤波代替传统的中值滤波。利用该方法分别处理模拟散斑条纹图和实验所得的真实条纹图，并与传统旋滤波、双边滤波和小波丢弃子带方法比较。实验结果表明，该改进算法在滤除散斑条纹图噪声的同时，有效保护了条纹的细节信息。

在白光保偏光纤(PMF)偏振耦合系统中，光纤双折射色散会引起干涉条纹包络随着光纤长度展宽，从而导致空间分辨率降低，光纤测量范围变小。为了减小双折射色散的影响，提出一种基于频域变换的色散相位补偿方法，通过干涉主极大包络与耦合点包络的宽度比求得相位补偿因子，并与非线性色散相位谱相乘，通过傅里叶逆变换得到色散补偿信号。实验分别对400 m和1000 m PMF进行了测试，得到光纤双折射色散系数为0.0116×10-9 ps/(nm·km)，将测试系统对PMF 1000 m处耦合点的空间分辨率由62.85 cm提高到6.03 cm，实现了对长距离PMF偏振耦合系统的动态色散补偿。

束流截面尺寸测量对优化系统参数、确保光源运行至关重要。采用干涉法测量合肥同步辐射光源束流截面垂直方向的尺寸。基于Cittert-Zernike 定理，利用双缝干涉条纹的对比度得出相干度和束流截面尺寸。测量系统由干涉成像与图像处理系统组成。进行了5组试验，试验结果证明了干涉法测量合肥同步辐射束流截面尺寸的可行性。