针对环摆式双面抛光难以建立稳定去除函数并进行加工面型预测这一问题，提出了基于磨粒运动学的环摆式双面抛光加工预测模型，并通过预测模型分析不同参数影响下元件表面去除均匀性，针对不同特征面型给出优化策略以指导加工实验。首先，根据环摆式双面抛光机理，探究了环摆式双面抛光中影响去除均匀性的主要因素，提出了元件上、下表面磨粒运动学模型，结合Preston方程给出了基于磨粒运动学的环摆式双面抛光去除均匀性预测模型。根据实际加工工况，分析了不同抛光均匀性影响因素下的磨粒轨迹分布与抛光去除非均匀性，最后通过加工实验验证环摆式双面抛光加工预测模型。实验结果表明：环摆式双面抛光加工预测模型的预测结果与实际加工结果基本吻合，其面型去除特征相同。元件上表面是元件去除非均匀性的主要来源，通过改变中心偏心距、径向摆动距离等参数能改变元件上表面的去除非均匀性，从而影响元件整体面型特征，并实现基于预测模型指导下元件表面面型的快速收敛。

以激光雷达领域中的多目标探测为应用背景，提出硅基光波导光学相控阵多光束形成方法，介绍光波导光学相控阵的工作机理。在光束偏转原理的基础上，采用子孔径法将总孔径阵列按需划分为多个连续的子孔径，光束经过各子孔径后会受到不同的相位调制，最终在出射端形成多个可偏转至不同角度的光束；根据目标的威胁程度，调整子孔径的阵元数目并对多光束进行均匀或非均匀划分，实现各光束能量的合理分配。仿真结果表明，远场衍射图案在期望的角度上出现预先设置比例的多个光束，验证该方法的可行性和有效性，而且该方法可极大地增加相控阵激光雷达的目标探测数目，缩短扫描时间。

作为一种新兴的光通信物理层安全技术,量子噪声流加密结合了数学复杂度和物理复杂度,具有高安全、高速率、长跨距、结构灵活、与现有光纤通信系统高度兼容等优点。详细阐述量子噪声流加密的研究现状和基本原理,在密钥协商方面,对比了量子噪声流加密的Y-00协议与量子密钥分发的BB84类型协议,概述量子噪声流加密的关键技术方案。介绍了量子噪声流加密的典型应用案例,提出一种统一协商信道和传输信道的内生安全光通信系统,并进行了实验验证。最后分析量子噪声流加密的发展趋势。

根据光通信的特点，提出一种基于脉冲位置调制（PPM）的低复杂度光空时网格码。该方案在发射端利用延迟分集思想，建立了信号在时间和空间上的关联性。在接收端采用反馈干扰抵消算法(FICA)，并对消除干扰后的信号进行最大似然判决来完成译码。该方案以牺牲发射分集的性能来换取译码复杂度的降低，从而降低了对系统计算能力的要求。以天线数为2和3为例，分析了该算法与Viterbi译码算法的计算复杂度。仿真结果表明，当分集增益相同时，相对于采用Viterbi译码算法的系统，所提方案的译码复杂度分别降低了93.75%和95.84%，而其误码性能的恶化仅为3 dB和4.77 dB。

空时网格码具有编码增益与频谱利用率高的特点, 针对强度调制直接检测(Intensity modulation/direct detection, IM/DD)方式, 提出了一种适合于大气激光通信的空时网格编码方案。该方案运用快速傅里叶逆变换(IFFT)的对称性以及加直流分量的方法解决了空时网格编码信号无法直接用于IM/DD链路传输MPSK信号的问题。之后, 通过蒙特卡洛方法分析了该方案在不同大气闪烁条件下的误码性能, 并对调制阶数和天线数对系统误码性能的影响进行了分析。结果表明: 所提方案能够有效抵御大气湍流所产生的闪烁效应, 其性能随天线数的增加而得到明显的改善, 并且在强湍流条件下表现出了更好的性能。

为了更好地描述图像内部的复杂程度; 建立图像复杂度与各指标之间的数学模型是研究图像复杂度最关键的一步。首先从图像纹理出发; 试图建立图像复杂度与各指标之间定量、精确的数学关系描述。针对目前图像复杂度与各衡量指标之间没有明确的数学关系的特点; 文中采用灰度共生矩阵对纹理的主要特征参数进行分析; 提出了基于BP神经网络的图像复杂度评价方法; 建立了图像复杂度与各个指标之间非线性的数学评价模型。通过大量的图片对神经网络进行训练学习; 得到各指标的权重值。验证结果表明; 所建评价模型能够真实地反映图像内部的复杂程度; 获得的实验结果与人类视觉感知的结果基本一致。对于将BP神经网络应用于图像复杂度的研究具有一定的参考价值。