相干光正交频分复用系统（CO-OFDM）是未来高速光传输的重要解决方案，而偏振模色散（PMD）与偏振相关损耗（PDL）相互作用严重影响传输性能。分析了CO-OFDM系统中的偏振效应和数学模型，并通过仿真加以验证。结果表明，一阶PMD效应对正交频分复用(OFDM)信号子载波幅度附加余弦因子；二阶PMD效应中，去偏振项（DR）占主要因素，且一定程度上可缓解色度色散带来的相位噪声；另外，由于PMD带来OFDM子载波偏振度随频率变化加强，也对PDL带来的系统损伤有一定抑制作用，在不考虑色度色散，相对损耗因子α=0.5，单模光纤传输距离为720 km条件下，系统Q值约有2 dB提高。

相干光正交频分复用系统 (Coherent optical orthogonal frequency division multiplexing, CO-OFDM) 作为未来高速光通信的重要解决方案,是近年来光传输领域的研究热点。高速 CO-OFDM 系统需要 较高带宽的模数/数模转换器 (DAC/ADC), 目前技术水平难以达到。改进了正交频带复用技术 (Orthogonal band multiplexing, OBM) 的光域实现方案;结合偏振复用技术和偏振分集接收,提出了基于 OBM 的100 Gb/s高速 CO-OFDM 系统; 并对系统传输性能进行数字仿真。结果表明:基于 OBM 技术的 MIMO CO-OFDM 系统可有效降低对 DAC/ADC 的处理速度要求, 在不需任何在线色散补偿和偏振控制器件条件下, 通过单模光纤传输800 km, 系统Q值保持在13 dB以上。

深入研究了线双折射光栅中透射光偏振特性的演变过程。采用耦合模理论和琼斯矩阵分析了传输距离、双折射大小、入射起偏态等因素对透射光偏振特性的影响, 并利用邦加球中描绘了偏振态的演变趋势。结果表明：光栅中的线双折射和传输距离会改变传输光的偏振态, 偏振态的波长相关曲线会随传输距离和线双折射的增大而不断扩展, 入射起偏态的不同并不改变偏振态的拓展趋势。同时, 第一斯托克斯参量与偏振相关损耗在峰值波长点上存在对应关系, 两者幅值均与线双折射呈单调递增关系, 可应用于传感测量。

从原理上阐述了圆双折射光纤光栅中的传输特性和偏振特性。通过坐标变换，得到圆双折射光栅的琼斯矩阵，并基于此详细分析了磁场大小、传输距离和入射光偏振态对透射光传输特性和偏振特性的影响。结果表明，一定大小的磁致圆双折射将使透射谱产生分裂，透射光偏振态随磁场和波长变化。同时偏振相关损耗和第三斯托克斯参量与外加磁场大小在一定范围内呈单调变化关系，可由此实现对磁场的监测。测量范围和灵敏度由光栅材料和结构决定，给出了由Bi-YIG和YIG材料作为传感媒质可实现的动态范围。

相干光正交频分复用(Coherent optical-orthogonal frequency division multiplexing,简称CO-OFDM)可有效降低光纤色散和偏振模色散对系统的影响,是近年来光传输领域研究热点之一。但由于OFDM高的峰均值功率比(PAPR)和较窄的载波间隔(几十兆赫兹),CO-OFDM系统对光纤非线性十分敏感,严重影响系统传输性能。分析了CO-OFDM系统中光纤非线性作用,介绍了一种新的非线性补偿方法,实现简单,计算复杂度低,可有效补偿系统传输中的非线性影响。仿真结果表明,在8　000　km长距离传输系统中,补偿后的CO-OFDM系统,非线性门限提高5　dBm;色散系数会影响非线性补偿效果,色散系数为16　ps／(nm·km)时,系统品质因子Q提高0.6　dB,色散系数为6　ps／(nm·km)时,Q值提高2　dB以上。

相干光正交频分复用(COOFDM)是目前光传输领域的研究热点之一。COOFDM系统采用马赫-曾德尔光调制器(MZM)实现射频(RF)信号到光的转换，而正交频分复用(OFDM)信号对非线性十分敏感，所以在系统设计上最关键的就是实现信号的线性传输。从理论上分析了COOFDM系统中MZM对OFDM信号的非线性影响，通过对MZM偏置点及调制指数优化，实现COOFDM系统的最佳传输，同时对COOFDM系统品质因子Q与偏置点及调制指数关系进行了仿真。结果表明，为了实现最佳线性传输，不同于传统的基于强度调制/直接检测系统(偏置点选在积分点)，COOFDM系统中MZM最佳偏置点选在零点；MZM调制指数的选择也会对系统性能产生影响，当COOFDM系统中MZM调制指数为0 dB时，系统性能达到最佳。

对基于差分群时延的磁场测量方法中光纤布拉格光栅(FBG)结构的影响进行了分析。利用耦合模理论和传输矩阵法仿真,分析了均匀FBG的长度和折射率调制系数对传感系统测量范围和灵敏度的影响。同时改变FBG制作结构,研究了啁啾光栅、相移光栅和切趾光栅的差分群时延性能。并对各种光栅结构的差分群时延峰值大小进行了理论和实验比较。对均匀光栅和相移光栅的实验比较测量表明,采用相移光栅结构可以明显提高传感测量系统的灵敏度,实验数据和理论吻合较好。

提出了一种产生高消光比超短光脉冲的新方法。利用相位调制器调制连续光生成瞅明光，而后利用M-Z 强度调制器的倍频调制抑制对压缩不利的明瞅部分的影响，再通过等效明嗽光纤光栅进行压缩产生光脉冲。理论和仿真结果表明，该方法可以很好地消除光脉冲的基底及减小旁瓣，产生消光比大于30 dB 、波形理想的光脉冲，具有很强的可实现性。最后利用实际制作的色散系数为380 ps/nm 的等效明瞅光纤光栅对该方法进行了实验验证，结果表明，在重复频率为2.5 GHz 、相位调制系数为9 时，可产生脉宽小于18 ps 的高质量光脉冲。

提出了一种基于偏振效应的光纤光栅磁场传感方法。法拉第效应使得左旋和右旋圆偏振光的传播常数发生变化，通过对光纤光栅透射光中两圆偏振光之间相关损耗的测量，可以测得磁场强度大小。为了实现灵敏度高、测量范围大、稳定性强的光纤光栅磁场传感器,从磁场传感原理出发，对光纤光栅的结构进行理论推导。利用等效啁啾的方法重构了透射谱为三角形，带宽为0.15 nm的光纤光栅。仿真结果表明，利用该光纤光栅进行磁场测量的灵敏度约为0.5 dB/T，测量范围可以达到8 T。

提出了利用光纤光栅的偏振相关损耗(PDL)直接测量磁场的方法。利用耦合模理论进行了理论仿真,验证了在一定的测量范围内PDL峰值随外加磁场单调递增的关系。分析了光栅长度和折射率调制系数对磁场传感器测量范围和灵敏度的影响。利用相位掩模方法制作光纤布拉格光栅(FBG)进行实验测量,实验数据和理论吻合较好。同时对此方案的温度、轴向应力不敏感性进行了分析和实验验证,证明了温度和轴向应力不会对偏振特性产生影响,此方法可明显改善交叉敏感问题。