光谱技术在公路状态识别（是否结冰、积水或积雪）方面有着积极的应用前景，但太阳光作为光源识别公路状态的研究较少。分别采用阳光和卤钨灯作为白天和夜间的实验光源，通过微型光谱仪数据分别得到冰、水、雪和公路本底的可见 -近红外波段的光谱曲线。白天时，结冰和积水状态在不同光照情况下会出现“异物类谱”现象，根据阳光光照特性，本文提出将“环境变量”作为特征值的解决方法，并基于光谱曲线及归一化后的“环境变量”特征值，将光谱数据组合成新的数据波形，基于 Dropout与 Adam优化器的神经网络模型对数据进行训练和识别，最终识别率为 99.375%。夜间，由于各类样本光谱区域差异明显，采用“组合 -阈值”法识别。实验证明通过两种光源结合的识别方法，能够有效识别路面状态。

针对宽带光通信系统对密集波分光源的应用需求, 指出了单波长激光器在密集波分系统中存在的不足, 介绍了光学频率梳光源的原理和产生方法。提出了一种基于相位调制产生光频率梳的方法, 并将所产生的光频率梳在宽带光通信系统中进行测试, 验证了光频率梳作为多波长光源在宽带光通信系统应用效果。

相位敏感光时域反射计(Φ-OTDR)系统在对振动信号位置判断的过程中, 采用幅度差分累加法存在对振动峰位置计算准确率低、不同频率的振动信号需随时修改N值的问题。提出了一种经验模态分解(EMD)与神经网络结合的算法, 该算法将振动点的时域信号分解后作为特征值输入到神经网络中训练, 再对信号是否为目标振动信号进行识别, 实验表明该方法的振动信号识别率达到96.49%。

基于波动光学理论和单模光纤受激布里渊散射(SBS)的数学模型,推导了少模阶跃折射率光纤中SBS时空演化耦合振幅方程。依据光波模式和声波模式模场空间分布,计算出不同模式对的声光耦合系数,进一步得到不同光波模式对组合的布里渊幅度增益谱和相移谱。结果表明:参与SBS过程的声波主要为低阶声波模式;对于LP₀₁模和LP₁₁模,两者更倾向于模内的SBS过程,且模内耦合产生的幅度增益以及相移更大;布里渊频移随着光波模式阶数的增加而减小。

为了发展具有实用价值的受激喇曼全光偏振控制方法, 根据光纤中受激喇曼散射矢量理论和光纤随机双折射效应设计了基于双向二级喇曼抽运的全光偏振控制方案, 构建了偏振吸引理论模型, 采用严格数值迭代算法对该偏振控制方案进行了仿真分析, 并完成了偏振控制方案最佳工作性能的优化设计。结果表明, 当信号光波长为1550nm、功率为0.1mW、一级抽运光和二级抽运光的功率分别为1W和4W、其偏振态都为（0, 1, 0）、光纤长度为3km时, 信号光偏振度可达0.85以上, 且信号光强度波动低于35%。该方案有效降低了作用光波功率、减弱了信号光输出强度噪声, 并提高了信号光输出偏振度。

为了优化设计基于光学差分参量放大的布里渊光时域分析抽运的脉冲编码形式以及斯托克斯光与反斯托克斯光脉宽差, 采用微扰法和小信号近似法, 获得了探测光与斯托克斯光脉冲、反斯托克斯光脉冲在较小作用区域内的脉冲响应, 对其性能进行了理论分析与数值验证。结果表明,π相位斯托克斯光脉冲可有效压缩布里渊增益谱宽, 提高布里渊信号信噪比; 当斯托克斯光与反斯托克斯光传感脉冲脉宽差为8ns时, 探测光布里渊增益最大。这一结果对进一步分析基于光学差分参量放大的布里渊光时域分析系统性能以及开展相关实验研究是有帮助的。

阶梯式掺杂和多环式掺杂设计的掺铒光纤(EDFs)结构复杂，采用改进化学气相沉积法(MCVD)制备困难。为此，将两段铒离子分别为中心掺杂和环形掺杂的掺铒光纤级联构成四线偏振模信号光放大器。该结构放大器使中心模式信号光(LP01 模和LP02 模)和离心模式信号光(LP11 模和LP21 模)分别在中心掺杂铒光纤和环形掺杂铒光纤中获得主要增益。基于一种改进遗传算法(GA)，对该放大器两段掺铒光纤的长度和铒离子掺杂半径进行优化。结果显示，仅用270 mW LP11模抽运光对该级联结构放大器进行抽运，四线偏振模信号光可获得20 dB 的平均增益，且模式相关增益(DMG)不超过3.5 dB。

为研究拉曼抽运源相对强度噪声（RIN）和布里渊慢光对基于分布式拉曼放大(DRA)的远距离布里渊时域分析仪（BOTDA）的负面影响，分别采用解析法和数值法分析了传感光纤中拉曼抽运光、布里渊抽运光和探测光相互作用的振幅耦合模型。对拉曼抽运源RIN传递的研究表明:RIN强度每增加1 dB，检测信号信噪比(SNR)降低约1 dB；当RIN值小于-135 dB时，其影响可忽略不计。对布里渊慢光的研究结果表明:分布式拉曼放大补偿光波线性衰减的同时，增加了由布里渊慢光延迟导致的光学时域反射定位误差。该定位误差使不同扫描频率获取的检测信号时间迹上同一时刻点对应不同的传感光纤空间位置，影响了布里渊谱的三维重构及其布里渊频移的准确提取。

为了解决传感光纤的弯曲、扭转以及外界工作环境的变化导致全光纤电流传感器测量精度降低的问题, 提出了一种基于输出椭圆偏振光长轴斜率的全光纤电流传感器温度补偿方法。论证了椭圆偏振光长轴斜率能够反应输出椭圆偏振光的光椭率的大小, 利用TMS320F28335和对应算法求出斜率, 实验中使用输出椭圆偏振光长轴斜率对传感器进行修正并进行了实际测量。结果表明, 基于该修正方法的测量系统, 实现了在单次变温条件20℃~60℃内变化时测量结果偏差满足0.2s。这一结果对全光纤实用化研究是有帮助的。

实验研究了由宽带啁啾光纤布拉格光栅和Sagnac梳状滤波器构成谐振腔的多波长拉曼光纤激光器，分析了在激光器谐振腔内熔接一段积分拉曼增益小的色散位移光纤（引入光波间的四波混频作用）对激光器输出谱的影响。结果表明，同等抽运功率条件下，四波混频的引入起到了光波间的能量传递作用，使具有较平坦功率谱的输出波长从未加入色散位移光纤时的3个增加至6个。