传统基于频域-时域变换的微波光子解调技术应用于光纤布拉格光栅（FBG）传感网络时，为精确解调每一个FBG峰值，须确保对应时域响应信号不发生叠加，这对传感网络中FBG的空间间隔和波长间隔提出了严格要求，限制了微波光子解调技术的应用范围。针对存在的问题，将一种有效的元启发式算法，即算术优化算法（AOA），引入到基于频域-时域变换的微波光子解调技术中，实现了在时域信号叠加下对FBG的精确解调。实验构建了包含6个FBG的传感网络，通过对某一FBG施加轴向应变，验证了在时域信号部分叠加和完全叠加下AOA对FBG峰值解调的可行性。此外，与其他6种元启发式算法进行对比分析，验证了AOA在解调精度、解调速度与收敛效率等方面的性能优势。AOA提升了微波光子解调技术面向密集光纤布拉格光栅传感网络的解调能力。

提出并实验验证了一种基于硅基片上光路由的大规模光载一体化接收机多天线全球导航卫星信号（GNSS）差分定位系统。该系统基于光载无线（RoF）分布式天线架构实现远端多点GNSS信号采集，并利用低损耗、大带宽、抗电磁干扰的RoF传输链路实现远端采集GNSS信号的本地端集中式接收。在本地端处，利用互补金属氧化物半导体（CMOS）工艺兼容的高速硅基光开关芯片实现不同监测节点光载GNSS信号的定时切换与差分解算，构建基于片上光路由的时分复用型一体化接收机多天线GNSS定位系统。在实验中，利用自主研制的1×8马赫-曾德尔干涉型热光硅基光开关芯片构建了具有5个远端监测节点的多天线GNSS定位实验系统，GNSS信号的RoF传输距离为10 km。实验结果表明，该光开关芯片模块的实时响应时间小于200 μs，可在无需额外光放大的条件下稳定支撑10 km外5个远端监测节点的高精度定位，其在东（E）、北（N）、高（U）方向的定位精度均达到毫米量级。

针对传统基于频域-时域变换的微波光子滤波解调技术应用于多点或准分布式传感系统时解调精度受限于射频（RF）响应测量带宽的问题，借助频谱细化算法选带快速傅里叶变换（Zoom-FFT）的思想，推导出时域细化表达式，有效解决了RF响应测量带宽、解调速率和解调精度三者之间相互制约的问题。相比于直接和补零离散傅里叶逆变换，在相同时域分辨率下，所提算法能大大降低对RF响应测量带宽的要求和频域-时域转换时的计算量，同时可有效提升解调速率。在验证性实验中，构建了包含5个光纤布拉格光栅（FBG）的多点传感系统，测试结果表明：在相同时域分辨率下，所提算法所需的计算点数减少为补零算法的1/200，运算时间降低为补零算法的10/145；对于给定的5 GHz扫频带宽，当采样点数大于1000点时即可实现亚皮秒级的时域分辨率，对应的FBG的波长解调精度为皮米量级。

提出一种基于耦合锥结构的光纤光栅超声波传感器,对超声波耦合锥的结构进行数值仿真及优化,分析了光纤光栅长度对超声波探测性能的影响。在此基础上,将所设计的超声波传感器与光谱边带滤波解调技术相结合,用于识别6061型铝合金板中的缺陷。结果表明:所设计的超声波传感器能有效探测铝合金板中传输的兰姆波,通过分析兰姆波时域信号和S0模式幅值的变化量,可以准确判决铝合金板中有无圆孔缺陷及缺陷大小,同时证明所设计超声波传感器具有测量灵敏度高、布置位置灵活可调、可重复利用的优点,在结构体损伤识别等领域具有潜在的应用价值。

光纤传感器因其具有抗电磁干扰、耐腐蚀、质量轻、体积小、精度高和易于复用等诸多优点，已广泛应用于航空航天、石油化工、电子电力、土木工程和生物医药等领域。传统的光纤传感解调技术存在精度低、速度慢和稳定性差等缺点。为解决此问题，近年来，基于微波光子学的传感与解调技术引起了科研人员的广泛关注。文章系统地回顾了基于微波光子学的光纤传感解调技术的研究进展，介绍了多种微波光子传感解调方案及其工作原理，并对未来的研究和发展方向进行了探讨。

设计了一种多芯光纤Bragg光栅曲率传感器, 并采用匹配滤波技术实现曲率解调。多芯光纤Bragg光栅曲率传感器是通过在多芯光纤的两个中心对称纤芯中写入Bragg光栅实现的。两个光纤Bragg光栅具有相似的反射谱和中心波长, 当多芯光纤发生弯曲时, 两个光纤Bragg光栅的反射谱叠加区域将发生改变。将两个光纤Bragg光栅构造成匹配滤波模式, 则两个光纤Bragg光栅反射谱的叠加区域面积决定了输出信号的光强, 而叠加区域的面积与光纤曲率有关。因此, 通过测量匹配滤波信号的功率可以实现曲率解调。结果表明, 匹配滤波技术能有效解调多芯光纤Bragg光栅曲率传感器, 最大曲率解调灵敏度为0.78 mW·m-1。此外, 测量了多芯光纤Bragg光栅曲率传感器在不同轴向应变和环境温度下的解调性能, 结果表明, 该曲率解调系统具有很强的抵抗外界环境波动的能力。

A tunable slow light of 2.5-Gb/s pseudo-random binary sequence signal using a 1550-nm vertical-cavity surface-emitting laser (VCSEL) is experimentally demonstrated. The influences of the bias current and the gain saturation on the slow light are investigated. With bias current increasing, tunable optical group delay up to 98 ps is obtained at room temperature. Demonstration of the time delay between 16 and 24 ps by signal intensity change is reported. Under an appropriate bias current, by tuning the input signal to track the peak gain wavelength of the VCSEL, slow light of a power penalty as low as 1 dB is achieved. With such a low power penalty, the VCSEL has a great potential application as a compact optical buffer.

通过构建两个正交的光功率比值，以光子技术实施微波频率测量。首先，待测微波信号经外调制器加载到连续光源上，在单边带载波抑制调制下仅得到单个光边带；以光学梳状滤波器对其进行滤波处理，在输出端检测得到随微波频率增大而呈现余弦函数和正弦函数变化趋势的两个光功率；将这两个光功率与参考光功率进行比较后，进而得到余弦函数型和正弦函数型两个光功率比值，即正交光功率比值。基于这两个正交光功率比值，可以在整个梳状滤波响应的自由频谱区内检测出唯一的频率值。进而设计了两种具体方案来实现这一测频思路：两个连续光源和单个光学梳状滤波器的组合；或者单个连续光源和两个光学梳状滤波器的组合，并从实验上验证了方案二的可行性。与已报道的类似方案相比，设计的测频方案扩大了测频范围，尤其是在级联或并联型测频结构设计中具有潜在应用前景。

以二维三角晶格介质柱光子晶体线缺陷波导为研究对象，通过平面波展开(PWE)法对光在波导中传输时的慢光特性进行了仿真分析，发现光子晶体的填充因子以及线缺陷中的柱子半径大小决定了慢光导模在光子带隙中的传输特性。随着填充因子的增大，光子晶体波导的导模群速度迅速减小。缺陷柱的半径大小对导模群速度的影响要强于填充比。通过调整填充因子和缺陷柱半径，得到了导模群速度小于0.01c的波导结构。结合慢光导模的群速度色散(GVD)特性分析，发现极慢光区域的GVD值位于105～106量级，能够保证光的高效传输。

从理论上分析了基于谱分割宽带非相干放大自发辐射(ASE)光源作为抽运信号产生受激布里渊散射(SBS)效应实现慢光延迟的特性。着重考虑了慢光效应对传输系统性能的影响, 对2.5 Gbit/s的非归零(NRZ)和归零(RZ)伪随机码进行了数值分析, 得到了延迟信号眼图、延迟量及Q因子在不同谱分割带宽和功率下的变化趋势。结果表明, 增大抽运功率和减小谱分割带宽有利于增加信号的延迟, 但延迟信号的扰动加大, 因而Q因子减小, 恰当选取抽运功率和谱分割带宽可以在保证延迟量的情况下提高Q因子, 有助于系统性能的优化。与传统实现宽带抽运脉冲方法相比, 使非相干ASE光源通过一个光纤布拉格光栅(FBG)滤波器, 可以很方便地得到吉赫兹带宽的抽运脉冲, 因而大大降低了系统的复杂度及成本, 且延迟量可以和传统方法相比拟。