智能电网应用需要及时可靠的数据通信系统, 但是传统的光纤无线传感器网络(Fi-WSN)系统可能无法满足其短延迟要求。因此, 基于服务质量(QoS)机制提出了一种适用于无源光网络(PON)电网的数字智能化通信机制(XWMOC)。首先, 通过无线通信网络与光网络单元(ONU)合作, 减少延迟的同时避免外部设备的干扰影响; 其次, 在无线传感器网络中通过应用层和介质访问控制层(MAC)之间的跨层交互, 减少数据包延迟。最后, 通过两个优先级队列向光编码ONU引入服务差异化, 实现最终通信速率及可靠性提升。基于上述方法, 结合国网重庆市相关地区用户数据, 采用IEEE802.15.4标准进行远距离保护和同步器的研究实验。实验结果表明, 提出的机制可以实现电网数字智能化通信, 减少Fi-WSN系统和长距离无源光网络(LR PON)中的端到端延迟, 同时, 为智能电网应用提供了更加高效、可靠的数据通信系统。

为了研究基于激光回馈的偏振跳变效应与相位延迟间的内在联系, 采用微片Nd∶YAG激光器（中心波长1064 nm）为光源, 回馈腔内置两个相对旋转的λ/4波片改变相位延迟, 在调谐回馈腔长的过程中研究了激光器的光强输出和偏振态变化。结果表明, 随着回馈腔内相位延迟增大, 偏振跳变点的凹陷逐渐加深, 两个偏振态的光强调制波形宽度趋于相同; 当回馈腔中相位延迟为90°时, 两正交偏振态在一个强度调制周期内持续时间相同, 每一次偏振跳变对应回馈腔长改变λ/4。此不同相位延迟下偏振跳变点的变化规律, 为1064 nm波长下的波片相位延迟测量提供了潜在方法, 同时相位延迟对激光器输出光强曲线的整形、为激光回馈条纹（自混合干涉条纹）的光学细分提供了依据。

采用光学浮区法制备了不同Cr3+掺杂浓度的Cr∶Al2O3晶体，并根据需要制备了不同直径(2 mm至13 mm)的长度大于100 mm的圆柱状Cr∶Al2O3晶体。测量了在制备Cr∶Al2O3晶体不同阶段所获得的粉末料棒、陶瓷料棒和晶体的密度，分别为0.928、2.230和4.051 g/cm3。XRD图谱显示，Cr∶Al2O3晶体为α-Al2O3相。透射光谱表明，Cr∶Al2O3晶体可见光非特征吸收波段透过率大于80%。吸收光谱和光致激发光谱(监测669 nm 光)均显示，Cr∶Al2O3晶体在418及559 nm处有较强吸收带，分别对应Cr3+从4A2至4T1和从4A2至4T2的跃迁。以波长为559 nm的光激发Cr∶Al2O3晶体，其光致发射谱在669 nm处出现较强的发射峰；当Cr3+浓度较低时，发射峰强度随 Cr3+浓度的增加而增强，Cr0.006 0Al1.994 0O3的发射强度达到最大，然后随 Cr3+浓度增加而降低。

在激光回馈原理的基础上，搭建了一套双折射元件测量系统，双折射元件为光学系统中使用广泛的1/4波片，对其相位延迟进行了测量。为了进一步改善系统的稳定性，对系统中的光源He-Ne激光器引入了温度稳频的方式，尝试通过控制激光器谐振腔的温度来控制谐振腔腔长的改变，使激光器长时间稳定工作在单纵模状态下，这种稳频方式可使He-Ne激光器的频率稳定度达到10^-7，符合激光回馈测量的使用要求。最后，同一系统分别采用未稳频和温度稳频两种不同的方式，对1/4波片进行10次相位延迟量的测量，实验结果表明，未经稳频的系统10次重复测量的最大偏差为1.29°，标准差为0.47°，经过温度稳频后10次重复测量最大偏差为0.83°，标准差为0.29°，稳频后，系统的稳定性得到改善。

为了提升激光回馈测量系统中He-Ne激光器的性能, 解决激光回馈镜不断移动时频率无法使用传统方法稳定的技术问题, 采用基于温度反馈控制激光器管体温度的闭环被动稳频的方法, 进行了理论分析和实验验证, 研究了不同管体温度与环境温度差值下频率稳定性。结果表明, 系统最佳温差为25.6℃; 在此温差条件下稳频后, He-Ne激光器波长波动范围达10-4, 即频率稳定性达到1.61×10-7, 功率漂移量低于3.20%。该系统可以根据环境温度的变化调节稳频温度点, 并且稳频结构简单, 满足激光回馈一般应用系统稳定性的要求。

为提高室内可见光定位精度，提出一种基于天牛须搜索算法优化最小二乘支持向量机（BAS-LSSVM）的可见光指纹定位方法。先利用LED的光强信号强度特征构建指纹库，然后用天牛须搜索算法对最小二乘支持向量机的超参数进行优化以实现提高精度和减少时间开销的目的，最后建立位置坐标和信号强度特征的映射关系实现定位。实验结果表明，BAS-LSSVM定位方法可以实现良好的定位效果，97.0%的测试点定位误差不大于0.10 m，所有测试点平均定位误差为0.031 m。

为了快速准确地测量半钢化玻璃的应力双折射大小, 实时监测产品质量, 结合半经典理论与三镜腔理论模型, 研究了基于激光回馈效应的半钢化玻璃应力双折射自动测量技术。测量装置由精密光学元件及运动平台组合搭建, 由偏振光低电平的占空比自动判断样品主应力方向, 测量效率较高; 采用降低输入电压变化梯度的方法, 将输出电压控制在较小的范围内波动, 提高了压电陶瓷位移稳定性。结果表明, 样品应力双折射的大小由调谐曲线上一个偏振跳变周期内偏振跳变点的位置决定, 多次测量的最大偏差为6.1nm/cm, 标准差低于2.0nm/cm。该技术具有测量周期短、精度高且重复性好等特点, 适用于实际生产中。

为了解决传统双折射测量系统在调节光学元件的过程中,结构复杂、耗时长且不状态稳定的问题, 采用计算偏振跳变曲线中o光和e光低电平占空比的方法, 增加了自动旋转波片的功能, 优化出一套具有较高工作效率的双折射测量系统。该系统可自动调整波片快轴方向, 使其可对准激光器的本征偏振方向, 减少了人为判断波片快轴时可能引入的测量误差。结果表明,波片相位延迟的最大偏差为0.65°, 标准差降低28%。双折射测量系统的测量精度及稳定性满足工业化生产的要求。