给出了平衡式光学互相关方案的理论数学计算和各相关参数对测量性能的影响。研究了该测量方案的工作原理,并给出相应的数学计算,分析了脉冲宽度,倍频晶体长度以及两垂直脉冲光在晶体中的群速度对测量动态范围和灵敏度的影响。在理论分析的基础上,搭建了个平衡式互相关器的实验平台,测量光脉冲经过100 m光纤链路传输后产生的时间抖动。实验结果表明,定标曲线与理论计算吻合,在有光纤振动的情况下,1-100 Hz频率范围内的传输抖动均方根值约为20 fs。

采用信标光是完成卫星激光通信捕获过程的一种重要手段，信标光的远场分布对捕捉概率和捕获时间有较大的影响。为满足通信系统的性能要求，对信标的远场分布提出一定的要求是必要的。首先从理论计算的角度，分析了远场高斯分布信标光对卫星激光通信捕获过程的影响，认为在存在光束抖动的情况下，均匀信标光在捕获阶段具有明显的优势。基于多激光器合束技术，利用半导体激光器设计了一个能实现远场均匀分布的信标光模块。给出了模块结构，分析了均匀信标光产生的机理，并从理论上推导了该模块的远场光强分布表达式。实验表明，所研制的均匀信标光模块可出射功率超过3.8 W,不均匀度小于11%的远场均匀信标光，通光效率为54%，从而证明了所设计的信标光模块的可行性。

研究一种采用光折变多量子阱器件的无线光通信自差拍接收方案。与寻常相干接收方案相比,省去了中频跟踪电子系统;与量子阱器件零拍方案相比,采用中频窄带滤波器,提高了接收端机的输出信噪比。理论上研究了自差拍相干接收方案,从其物理机制出发,结合信噪比分析,探讨了影响相干接收方案的主要因素。建立了该方案的实验系统,并开展了有意义的实验研究。理论分析及实验结果表明,该方案对激光大气传输所引起的诸多不利影响皆有一定的抑制作用,因而有可能应用于卫星地面激光通信和地面无线光通信系统。

提出级联佛克脱型原子滤光器(Linked VADOF)的新构想。从理论上分析并计算了级联佛克脱型原子滤光器的透射谱。结果表明,级联佛克脱型原子滤光器将佛克脱型原子滤光器的多峰改造为单峰结构,具有比佛克脱型原子滤光器更窄的线宽和更高的噪声抑制比。将这种新型结构应用于激光信标锁频。该锁频方案提高了信标光频率的稳定性。在此基础上,给出了发射端采用级联佛克脱型原子滤光器锁频,接收端采用法拉第型原子滤光器(FADOF)滤光的新型卫星激光链路系统。外场初步联调实验表明了该系统的可行性。

在无线光通信系统中,光强闪烁和大气衰减等因素将使通信系统产生长突发误码,结合Turbo码,建议并分析了两种差错控制方案中时间参数的特性。对于Turbo码+信道交织的差错控制方案,仿真分析了不同信道交织深度下的无线光通信系统性能,给出了特性曲线。对于Turbo码+反馈重发(ARQ)的方案,仿真结果表明反馈环路延迟时间的变化不影响系统的平均吞吐量,但是将影响平均数据传输延迟和重发次数的概率分布。

提出并分析了基于Turbo码的大气无线光通信系统，针对大气无线光通信中的各种衰减和噪声分别进行了分析，通过仿真得出了特性曲线。比较了基于Turbo码的大气无线光通信系统与未编码大气无线光通信系统，发现Turbo码技术能够很好地补偿和克服各种衰减和噪声，提高了系统的抗干扰能力，使系统的性能得到了很大的提高。

对佛克脱(Voigt)型反常色散原子滤光器的工作机理和各种性能进行讨论,该种滤光器的实验研究表明理论与实验结果符合得很好。滤光器在外加磁场为0.02T、汽室温度为110℃的单峰带宽为0.8GHz,比相同条件下的法拉第型反常色散原子滤光器小0.5GHz,并且工程化实现比法拉第型反常色散原子滤光器容易。佛克脱型反常色散原子滤光器在卫星光通信领域有潜在的极大应用前景。

从轨道方程出发，对影响卫星光链路接收机带宽的主要因素――多普勒频移进行了研究。在对法拉第反常色散滤光器(FADOF)透射及调谐特性进行理论和实验研究的基础上，提出利用法拉第反常色散滤光器的多峰及可调谐特性的多种新方案来适应不同轨道捕捉点的需要。滤光器带宽典型数据为0.01nm～0.02nm。

卫星及水下光通信接收方案中,外差接收方案并不多见,主要原因在于,空间及水下传输中由于大气及水流抖动以及湍流等效应影响,光束波面会产生畸变,光束偏振面也会无规则抖动,这些都会使外差混频效率大大下降.再加上卫星间相对运动会产生多普勒频移,而在频移条件下的中频跟踪电子系统难度相当大.我们曾报告了一种采用量子阱器件的光差拍接收方案,该方案的原理为,信号光分成两束以相干方式将信息写入光栅,本地光作为读光入射到量子阶光栅上,其衍射光携带了信号光信息.此变频原理不需要中频跟踪电子系统而成为该方案一大优点.在该方案原理中,信号光分成两束光干涉而在量子阱器件上形成光栅,由于大气抖动和湍流会造成波面畸变,但在干涉相减效应中会抑制这种畸变,这是本方案另一个显著的优点.本文即是从实验研究入手探讨所提出的光差拍接收方案对波面畸变的抑制作用.……

报道了一种计算法拉第反常色散滤光器(FADOF)透射谱的普遍方法。 该方法可计算不同碱金属元素工作在任意电偶极跃迁和任意磁场强度下的法拉第反常色散滤光器透射谱, 对主动式和被动式法拉第反常色散滤光器同样适用。 该方法还可进一步推广到其它类型的原子滤光器(如斯塔克型原子滤光器)的计算。 给出了采用这种方法对铷主动式775.9 nm法拉第反常色散滤光器透射谱的计算结果, 与实验曲线符合较好。