针对基于2+1相移法的高反光表面三维测量，分析了强度饱和条纹图案的傅里叶频谱，引入了强度饱和条纹的三阶傅里叶级数表达形式，建立了强度饱和所致的包裹相位误差模型，提出了双2+1相移法。从精度和效率两方面进行了对比实验：对比传统的2+1相移法和自适应条纹投影的2+1相移法，双2+1相移法的相位误差分别降低了69.9%和65.2%；对比多曝光2+1相移法和自适应条纹投影的2+1相移法，双2+1相移法的测量效率分别提高了91.9%和63.9%。

编队无人机对目标无人机进行围捕是多无人机战场作战中重要且典型的任务之一，本文将无线紫外光通信技术与围捕算法结合，提出了一种紫外光通信协作编队无人机联盟围捕算法。该算法借助无线紫外光辅助无人机编队机间数据保密传输和非直视通信，将联盟生成算法与区域最小化策略进行融合，采用动态规划法对最优联盟结构进行求解，使用区域最小化策略对目标无人机实施空中围捕，完成在复杂场景中无人机编队高效围捕多目标任务。对区域最小化策略和本文提出的紫外光协作编队无人机联盟围捕算法进行了仿真对比，实验结果表明：所提出的紫外光协作编队无人机联盟围捕算法在无人机编队围捕多目标过程中平均降低了12.73%的能耗，算法迭代次数平均降低了27.49%，验证了该算法能耗少、围捕效率高的性能。

为了实现高平坦的自发辐射输出, 提出并设计了一种基于974nm泵浦源和高掺杂浓度掺铒光纤的平坦宽带光源。系统以泵浦波长974nm的激光二极管作为泵浦源, 先将泵浦光分为两路对掺铒光纤分级泵浦, 再将铒离子产生的自发辐射光合并输出, 并调节铒纤长度和泵浦功率对输出光谱进行优化。仿真结果表明: 泵浦功率为160mW, 两段掺铒光纤长度分别为7m和2m时, 可以在1530～1610nm得到带宽为80nm, 功率为20.348mW, 平坦度为±1.268dB的光谱输出。该系统在不额外增加滤波器且光纤总长小于10m的前提下, 实现平坦宽带输出, 有望在光纤传感系统中得到应用。

针对啁啾光纤光栅的带通滤波特性, 设计了纤芯/包层复合结构的啁啾光纤光栅滤波器。基于光纤耦合模和传输矩阵理论及坐标变换方法, 对其光谱特性进行仿真分析, 验证了该光栅的双带通滤波特性; 对周期为536、537、538nm, 长度为8、10、12mm, 折射率调试深度为0.0002、0.0003、0.0004, 啁啾系数为0.05、0.10、0.15nm/cm的该结构光栅进行光谱模拟, 证明中心波长随周期增大而增大; 半峰宽度随长度、调制深度、啁啾系数增大而变宽; 反射率峰值随啁啾系数增大而降低, 随调制深度增大而升高。上述研究证明了该结构光栅具有双带通滤波特性, 且幅值带宽可调。

提出并设计了一种环形腔掺铒光纤激光用于温度传感的方法。利用啁啾光纤光栅进行光学滤波, 结合未泵浦掺铒光纤作为可饱和吸收体稳频, 实现了环形腔掺铒光纤激光器单波长激光输出。通过温度变化实验, 实现了单波长激光输出的温度传感测量。泵浦源输出功率为219 mW时, 实现了1 555.25 nm单波长激光输出, 3 dB线宽为0.06 nm, 边摸抑制比为47.05 dB。实验中对1 555.25 nm单波长激光进行稳定性测试, 10 min内激光输出功率变化为0.59 dB。利用温度加热平台对啁啾光纤光栅进行升降温实验, 升温过程温度灵敏度为12.59 pm/℃, 线性度为0.998 6, 降温过程温度灵敏度为12.58 pm/℃, 线性度为0.998 3。不同温度条件下对激光进行稳定性测试, 在10 min监测时间范围内, 50 ℃和300 ℃激光输出功率变化分别为0.27 dB和0.09 dB。

针对传统位移传感器测量精度低、量程小和稳定性不足的问题，文章提出并实现了一种基于变栅距光栅的位移传感器，进行位移特性测试并重点分析了测量过程中的误差问题。实验中将变栅距光栅置于电动位移平台上，通过调节平台位移控制光斑入射位置，建立光栅位移与反射光谱一级衍射中心波长之间的相关关系，实现波长对位移的编码。平台移动范围为0~20 mm，步长为2 mm，往返重复测量6次，记录各位移点处的中心波长，标定传感器的位移特性。针对各位移点重复测量产生的中心波长数据进行误差分析，采用贝塞尔公式结合别捷尔斯法分析各点多次测量数据的标准差，并结合莱以特（3σ）准则进一步判定数据的可靠性。实验结果表明，该传感系统无系统误差和粗大误差；波长与位移呈线性变化，多次重复线性度优于0.994 6，传感器全量程平均位移灵敏度为16.67 nm/mm，为基于变栅距光栅位移传感系统的研究提供了一定的参考。

为满足光纤光栅传感技术在高真空热环境下的应用, 分析了丙烯酸酯和聚酰亚胺2种不同涂覆层单模紧套光纤作为传输光纤, 在高真空热环境下对FBG峰值功率的影响, 并进行了实验验证。首先, 设计了高真空热环境下传输光纤等效模型; 接着, 设计了不同涂覆层光纤传输损耗特性影响实验方案, 搭建了硬件在环检测平台; 最后, 进行了实验验证, 探索了在高真空热环境条件下, 不同涂覆层单模传输光纤随着温度、真空度变化对FBG反射谱功率峰值影响规律。实验结果表明: 真空度从常压降至10-4 Pa水平再恢复至常压, 丙烯酸酯和聚酰亚胺2种不同涂覆层单模传输光纤温度从常温降至-196 ℃再恢复至常温, 历经224 h, FBG反射谱功率峰值均不发生变化, 为光纤传感技术在高真空(压力约为10-4 Pa水平)、热环境(-196~25 ℃循环)中应用提供理论及实验依据。

针对稀疏重构波达方向 (DoA)估计方法的角度搜索范围较大导致算法复杂度较高的问题，文章提出一种基于快速傅里叶变换与稀疏重构相结合的DoA估计方法。该方法首先解决了基于经典傅里叶变换的DoA估计方法只能估计出一半角度范围内来波方向的问题，改进后的方法能够估计出整个角度范围内来波方向粗略范围；然后在粗略估计角度的范围内利用稀疏重构的方法进行超分辨力角度估计，极大减少了角度搜索的范围、降低了计算复杂度。仿真结果表明，所提方法不仅能降低计算复杂度，而且在低信噪比和低快拍时角度误差较小。

为了在测量NaCl溶液浓度的同时实现对温度的监测, 提出了一种基于马赫-曾德干涉仪(Mach-Zehnder Interferometer, MZI)级联法布里-珀罗干涉仪(Fabry-Perot Interferometer, FPI)的干涉型传感器。在单模光纤上通过熔融放电制作出一对腰锥直径155 ?滋m、间隔1.5 cm的MZI, 其对比度为10 dB、周期29.85 nm; 在MZI尾纤的一端与光子晶体光纤(Photonic Crystal Fiber, PCF)相对熔接并在距熔接点176 ?滋m处将PCF切平, 形成对比度为8 dB、周期为5.71 nm的FPI。实验选取1 535~1 555 nm波段MZI和FPI的干涉波谷特征波长, 在0~150 ℃的温度和0%~24%的NaCl溶液浓度变化范围内测得MZI的温度和折射率灵敏度分别为50 pm/℃和9.97 nm/RIU, 线性度均大于0.97; 而FPI的波谷特征波长对折射率不敏感, 温度灵敏度约为8.3 pm/℃, 线性度为0.98。最后, 通过构建温度-浓度函数关系矩阵得出了对温度和NaCl溶液浓度的灵敏度矩阵。该干涉型传感器对温度和NaCl溶液浓度表现出良好的灵敏度和线性度, 可实现上述双参数的同时测量。

提出并设计了基于侧边抛磨传感臂结构的光纤Mach-Zehnder干涉结构, 并对其温度传感特性进行了研究。通过将两支分光比为50∶50的1×2端口光纤耦合器相对熔接, 构建光纤Mach-Zehnder干涉结构, 采用单模光纤作为干涉结构的参考臂。基于侧面研磨技术在3m长纤芯/包层尺寸为9/125μm的单模光纤上进行抛光, 抛光时长为5h, 制备了研磨长度为20mm、深度为50μm的光泄露窗作为干涉结构的传感臂, 提高传感器的灵敏度。采用宽带光源对Mach-Zehnder干涉结构的透射光谱进行测试, 干涉周期为0.66nm。实验中对传感结构进行了温度测试及分析, 选取波谷位置为1551.48nm作为测试点。在25~60℃的升温范围内干涉条纹向长波方向移动3.97nm, 传感器的温度灵敏度为115.4pm/℃。不同温度下对应波谷的波长位移量与外界温度呈现良好的线性关系, 线性度为0.9940, 功率漂移小于1.66dB, 具有较好的功率稳定性。