针对现有椭圆球面波函数(PSWF)脉冲组方案中正交化处理和自身构造限制造成系统复杂度高、调制信号峰均功率比高的不足, 结合PSWF信号奇偶特性, 提出了一种基于PSWF奇偶特性的子频段分组脉冲组设计方法, 通过将通信频段划分为若干个带宽相同且相邻的子频段, 在子频段内划分频谱交叠的子波带构建脉冲组, 利用子波带中具有不同奇偶特性的PSWF信号之间天然的正交性, 完全避免了正交化处理。理论和数值分析表明, 与正交化处理PSWF脉冲组方案相比, 所提方案能有效降低系统复杂度; 并且当CCDF为10-4时, 能使调制信号峰均功率比降低约1.49 dB。

基于近海环境的大气信道测试链路，实时测量了大气湍流中的大气折射率结构常数、光束漂移方差和光束半径等参数的实验数据。对仅考虑湍流影响和考虑指向误差影响的无线光通信的误码率(BER)模型进行对比分析，分析考虑指向误差影响下的BER分别随大气折射率结构常数、光束漂移和光束扩展半径的变化关系。分析结果表明，实际测量的BER分布随着大气折射率结构常数的增大而变大，受到光束漂移和光斑扩展效应的影响，在大气折射率结构常数较小时，实际测量BER较理论计算的BER大10~20个数量级。

光束漂移和光斑扩展是激光在大气湍流中传输时的两个重要效应。利用CCD成像技术在烟台地区近海面、沙滩和公路三种下垫面环境进行了准直高斯光束传输实验，测量了光束漂移、光斑扩展和大气折射率结构常数等实验数据，在此基础上分析了不同下垫面环境下光束漂移和光斑扩展特性。结果表明：当大气折射率结构常数变化较小时，近海环境下光斑扩展和光束漂移的起伏幅度是三种下垫面环境中最大的，分别为0~1.5 cm和0~0.6 cm。沙滩环境下光斑扩展的实际测量值与理论预测值的相对误差最小，均在10%之内。公路环境下大气折射率结构常数较近海环境和沙滩环境高一个数量级，光束漂移和光斑扩展的变化趋势均与大气折射率结构常数的变化趋势一致。

利用大气光束动态测试仪对近海面的光斑扩展进行实验测量，将海洋环境大气折射率起伏功率谱与传统Kolmogorov大气折射率起伏功率谱下的光斑扩展模型进行对比分析。结果表明，实测光斑扩展起伏幅度比海洋谱和Kolmogorov谱的光斑扩展起伏幅度大，而海洋谱下的光斑扩展理论计算值在使用了实测的内尺度数据后起伏幅度很小；随着大气折射率结构常数的增加，大气海洋谱光斑扩展模型较Kolmogorov谱光斑扩展模型更接近实测值；当链路距离为1 km时，海洋谱光斑扩展的理论计算值与实测值的差值为0.1~1.5 cm，当链路距离为2 km时，差值为0.1~1.8 km，相对误差均在0.1%~11.4%之间。

光斑扩展是光束在大气湍流中传输时的一个重要效应。利用光束动态变化测试系统在烟台地区近海面进行了准直高斯光束传输实验，在测量光斑扩展、温度、相对湿度和大气折射率结构常数等数据的基础上，分析了近海面准直高斯光束光斑扩展的变化特征。分别选择不同距离的链路和不同时间段进行实验，分析光斑扩展的变化情况。研究结果表明：近海面大气湍流中的光斑扩展半径与大气折射率结构常数相关性在晴朗时比风浪较大时要好。在风浪较大时，光斑扩展半径与大气折射率结构常数相关性较差，但在一定时刻与温度和相对湿度相关性较好；在链路距离相同的条件下，夜间光斑扩展半径明显小于昼间，且夜间光斑起伏幅度也小于昼间。

光束漂移是激光在大气湍流中传输时的一个重要效应。基于海上大气折射率起伏功率谱模型，推导得出了该环境大气湍流中水平路径光束漂移的理论表达式；为了分析所建立模型的适用性，利用CCD 成像技术，在烟台地区近海面环境下开展了多次激光传输实验，分别采集到了不同时间段和不同距离的准直高斯光束漂移实测数据，在弱起伏条件下，将理论预测值与实际测量值进行比较，分析结果表明：两者之间的相对误差值全部低于16%，说明所建立的海上环境光束漂移理论模型能够与实测值较好地吻合。所得到的研究结果将为研究海上环境下光束漂移问题提供更加准确的理论模型。

光斑漂移是光束在湍流大气中传输时的一个重要效应。利用CCD 成像技术在烟台地区近海面进行了准直高斯光束传输实验，并在实测数据的基础上，分析得到了近海面准直高斯光束的漂移特性。研究结果表明：水平漂移幅度大于垂直漂移幅度，对于1.21 km 近海面路径而言，前者介于5.25~10.69 mm 之间，后者介于4.45~8.59 mm 之间，两者之比的平均数为1.33，小于其他环境下聚焦光束的比值，随着传输距离的增加，它们之间的差异逐渐缩小，夜间时段的比值大于白天时段的比值，并且近海面不同时段的光束漂移幅度差别较小。此外，还对测试期间的大气折射率结构常数进行了简要分析。

以LED模组为光源、光电倍增管为光接收器设计了一种紫外光传输实验系统, 利用该系统对波长为265 nm的紫外光视距和非视距两种传输方式下的传输特性进行测试, 并把测试结果和理论模型进行了对比分析。结果表明, 室内紫外光传输满足在LOS方式下接收光功率与距离平方成反比、NLOS方式下接收光功率与距离成反比的关系, 同时室内反射作用能够影响散射特性。设计紫外光通信系统时要综合考虑通信距离和功率的需求, 留出足够功率裕量。研究结果为紫外光通信系统的设计提供了参考。

大气湍流引起的光强信号衰落严重影响无线光通信性能。利用大孔径闪烁仪分别对公路环境和近海面环境下大气湍流效应进行测试，在测得的大气折射率结构常数的基础上，对两种环境下无线光通信的衰落特性展开研究。分析了公路环境和近海面环境下大气折射率结构常数的差异，发现前者的湍流强度明显强于后者的湍流强度；在闪烁指数分别取最小值、平均值以及最大值时，研究了准直高斯光束在两种环境下衰落概率的变化特征，得出公路环境下光强信号的衰落程度明显比近海面环境下衰落程度要严重，同时还对衰落概率保持在10-6时，衰落阈值参数的取值情况进行了讨论。

针对以LED(发光二极管)为光源的紫外光通信系统中接收端紫外光信号较弱的问题, 对基于PMT(光电倍增管)的紫外光语音接收系统提出了一套完整的优化设计方案, 系统包括电流/电压变换、放大、滤波以及整形电路等, 利用模块化设计思想完成了各部分电路的设计与实现, 并进行了仿真和实验测试。结果表明, 当光源采用1.6 mW的紫外LED发射速率为4.8 kbit/s的语音信号时, 系统在10 m半径范围内准视距条件下可以正确恢复出语音信号, 话音清晰完整。