通过涡旋光束的轨道角动量的叠加态的识别研究，提出了一种在水下无线光通信中运用涡旋光束进行高维信息调制与解调的方法。给出了两种涡旋光束的叠加态的识别方法和流程，并对水信道传输后的叠加态的光强分布图进行了识别，得出叠加态中的拓扑荷数，以此通过实验论证了轨道角动量叠加态可在低拓扑荷数情况下实现16维信息的调制与解调，为涡旋光束在水下无线光通信中的应用提供了一种可行方案。

为了提升水下无线光通信性能，提出在通过涡旋光束的复用提升水下光通信带宽的同时，采用光子计数探测增加水下光通信支持的衰减长度的方案。通过实验在近岸海水信道中实现了误码率小于前向纠错极限的信息传输，从而验证了该方案的可行性。并对该系统的性能进行研究，结果表明，采用光子计数方案后，该通信系统发射功率仅为3.21 nW；若仅考虑水信道对光的衰减作用，则将发射功率提高到1 W，可使涡旋光束复用的水下光通信支持的衰减长度达到20.21。该实验为水下光通信提供了一种可以同时提高信息传递速率和衰减长度的方案。

为探索产生太赫兹信号的新型材料与器件, 提出一种基于石墨烯的具有双顶栅极结构的场效应管器件 (FET)模型, 并对此器件所具有的太赫兹特性进行研究。使用费米函数推导计算发现, 器件在一定的太赫兹频段存在负电导的可能, 同时得到了石墨烯综合电导与偏置电压、弛豫时间、栅极电压以及温度等因素之间的关系, 表明此器件具有作为新型太赫兹源的潜力。

基于广义惠更斯-菲涅耳衍射原理和光束的偏振相干统一理论, 研究了高斯-谢尔模型光束在Kolmogorov海洋湍流中传输时偏振特性的变化规律, 得出了保持偏振特性不变时的条件.在此基础上, 研究了完全偏振线偏振光与圆偏振光在海洋湍流中的偏振传输特性, 结果表明: 在Kolmogorov海洋湍流下, 完全偏振的高斯-谢尔模型光束的偏振特性不受海洋湍流影响.

研究了由Aharonov-Casher相互作用产生的相移对XX自旋链中量子态传递的影响。 对信道的纠缠度及传递量子态的保真度进行数值模拟后发现,控制相移的方法可以有效抵抗信 道的消相干作用,显著提高自旋链中量子比特间的纠缠度及量子态的保真度。此外,量子态发 送端与接收端之间相对位置的不同也会影响纠缠度和保真度的大小,在包含偶数个自旋格点的 环形自旋链中,当发送端与接收端处在直径上相对的位置时,接收端的纠缠度和量子态传递的保真度可以达到最大值。

针对海面溢油样品的含量难以确定， 同时考虑到海水掺杂及风化等问题的影响， 提出了在较低非线性浓度范围内采集溢油嫌疑样品的同步荧光光谱， 获取其训练样本集， 利用主成分分析法（Principal component analysis, PCA）提取其特征光谱， 结合径向基函数（Radial basis function, RBF）神经网络对肇事样本和嫌疑样本进行模式识别的方法。 通过对相近油源原油样品分类识别研究表明： 该方法仅需单次对肇事样本同步光谱测量， 再借助数据分析， 就可以很好区分相近油源溢油样品， 外扰对识别率影响也不大。 RBF神经网络算法识别率在92%左右。 该结论对海洋环境中溢油的实时检测及油指纹数据信息库的建立有重要意义。

将浓度作为辅助参量引入到同步荧光光谱中, 获取溢油样品在10－4～10 g·L-1浓度范围内的浓度同步三维荧光光谱, 应用主成分分析法对胜利油田的5个原油样品及93#及90#汽油样品及0#柴油进行模式识别。 结果表明, 浓度参量的引入可全面的反映溢油样品多环芳烃的组成信息, 比较溢油样品溶液稀释到线性范围内所获取的同步荧光光谱, 该方法提高了应用主成分分析法对溢油样品的识别率, 在很好的区分不同类型的溢油样品的基础上, 实现了正确判别相近油源的溢油种类, 同时解决了样品配置过程中浓度误差对分类识别的影响难题。