为进一步提高城市生态监测的精确度，在前人开展的城市生态遥感监测研究的基础上引入“区域尺度”的概念，充分考虑小区域范围内不同地物间的交互作用，并利用移动窗口模型(Moving Window-Remote Sensing Ecology Index, MW-RSEI)对沈阳市浑南区的遥感影像进行逐像元分析。实验结果表明，MW-RSEI模型和生态遥感监测模型（Remote Sensing Ecology Index, RSEI)在整体生态评价趋势上表现出一致性。但MW-RSEI模型对城市生态中的细节区域表征更明显。考虑到建筑及裸地周围植被的影响，其较差生态区域的占比仅为6%，生态评价为优的区域占比为11%。研究区生态评价结果表现得较为连续，并未出现明显的断层现象。该结果具有现实意义且与实际生态分布更为符合。MW-RSEI模型在城市生态监测中更为适用，可为相关部门提供一定的技术参考。

采用溶胶凝胶-燃烧法，柠檬酸为络合剂合成出系列Gd2(MoO4)3∶Eu3+荧光粉。利用X射线衍射(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和荧光光谱对样品的结构、 形貌和发光性能进行了研究。XRD分析表明：稀土离子与柠檬酸为1∶0.5时，800 ℃热处理获得单斜结构的Gd2(MoO4)3∶Eu3+荧光粉。单斜结构的Gd2(MoO4)3 ∶Eu3+荧光粉到正交结构的Gd2(MoO4)3∶Eu3+荧光粉的转换可以通过改变稀土离子与柠檬酸摩尔比和热处理温度等合成条件实现。Gd2(MoO4)3∶Eu3+荧光粉的 形貌受合成条件的影响。荧光光谱研究表明：Gd2(MoO4)3∶Eu3+荧光粉的主发射峰位于616 nm处来自于Eu3+的5D0→7F2电偶极跃迁。正交结构的Gd2(MoO4)3∶ Eu3+荧光粉发射强度明显高于单斜结构的荧光粉。计算5D0→7F2与5D0→7F1跃迁发射的相对强度比值表明：正交结构的Gd2(MoO4)3∶Eu3+中Eu3+局域环境的对 称性较高。

采用溶胶凝胶-燃烧法合成了系列不同掺杂浓度Y3+和Gd3+的LaBO3∶Eu3+发光粉, 对其结构、形貌和发光性能进行了表征。XRD研究结果表明: 发光粉的结构与基质掺杂离子的种类和掺杂浓度有关系。荧光光谱结果表明: 适量比例Y3+和Gd3+离子掺杂将提高LaBO3∶Eu3+发光粉的发光强度。Y3+和Gd3+离子最佳掺杂摩尔分数分别为1.5%和12.5%。 5D0→7F2与5D0→7F1跃迁发射的相对强度比值说明: 掺杂改变LaBO3∶Eu3+中Eu3+局域环境的对称性。发光性能改变主要受晶体结构、掺杂离子电负性影响。Gd3+离子掺杂更有利于发光粉结构稳定性和发光性能的改善。

在Kolmogorov湍流模型下, 建立了到达角起伏对星地激光通信误码性能影响的理论模型。基于该模型, 推导了星地激光通信系统误码率的闭合表达式。综合考虑光强闪烁、光束漂移和到达角起伏, 推导出三者共同作用下, 星地系统上行链路的接收光强概率密度解析式以及误码率的闭合表达式。文中采用的调试方式是适合星地激光通信的相干探测圆偏振调制。针对上行链路, 仿真分析了弱、中、强湍流下, 三者共同作用时, 星地激光通信系统的误码率, 并与不考虑到达角起伏条件下进行了比较。还分析了到达角起伏与误码率的变化关系, 以及在考虑发射功率受限的条件下, 三者共同作用对系统性能的影响。研究结果表明, 除了光强闪烁和光束漂移以外, 到达角起伏也是通信性能中不可或缺的因素。

针对光通信终端的光学表面污染, 研制了10 MHz镀铝石英晶体微天平(QCM), 用于实时检测真空试验中的污染量以保证光通信的可靠性。该装置通过引入参考晶体消除环境因素的影响, 并降低对其控温精度的要求, 其理论质量灵敏度可达10-9g/cm2。经过绝对标定实验后, 其实际质量灵敏度为10-8g/cm2, 满足应用需求, 且成本低, 实用性好, 可用于星上或地面污染检测。文中依据不同的污染源工作温度, 分别在32 ℃高温恒温段, 32 ℃~-27 ℃降温段, 低温保持段及-2 ℃~32 ℃升温段进行了污染沉积量的检测。结果表明: 在试验初期的高温恒温段, 污染源与敏感表面温差高于0 ℃, 15.75 h内单位面积污染沉积量为1.68×10-4g/cm2; 在低温保持段, 温差一直低于-22 ℃, 23.37 h内单位面积污染解吸附量为1.08×10-4g/cm2; 真空试验的总污染沉积量为2.7×10-5 g/cm2。得到的结果证实了该QCM用于污染量检测的有效性。文中还初步分析了真空试验下的污染沉积过程, 为光学表面污染的预估与防护提供了依据。

自由空间光通信(FSO)具有高带宽、不需要铺设光纤、部署迅速、低功率损耗等优点,得到了广泛的关注。在Gamma-Gamma大气湍流信道下,分别考虑弱、中、强三种大气湍流强度,结合相位噪声,研究了相干探测的圆偏振调制系统的性能,推导出了误码率和中断概率的闭合表达式。在不同的大气湍流强度和相位噪声的情况下,仿真分析了相干探测的圆偏振调制系统的性能,并与直接探测系统的误码性能进行比较,结果表明,采用相干探测系统的误码性能优于直接探测系统。因此,在圆偏振调制系统中,采用相干探测方式可减小大气湍流的影响,大大降低了误码率,提高了系统的通信性能。

结合正交频分复用(OFDM)技术和相干探测的优势, 研究了相干OFDM自由空间光通信(FSO)系统的误码性能, 考虑了OFDM映射方式以及映射阶数对系统误码性能的影响。在Gamma-Gamma大气湍流信道下, 分别从平均信噪比和所需平均接受光功率的角度考虑了系统在弱、中和强湍流三种情况下的误码性能。在此基础上, 推导了系统误符号率的闭合表达式。仿真结果表明, 相干探测下OFDM FSO系统可以较好地克服大气湍流效应, 在弱、中湍流情况下, QAM映射方式下系统的误码性能明显优于PSK方式, 在强湍流下这种优势不明显, 此外随着映射阶数的增加, 系统误符号率增加, 因此在实际应用中可以通过降低映射阶数来提高系统误码性能。

针对目前星间光通信链路信号传输有效时间较短的问题，提出了双向激光链路跟踪稳定性的概念，分析了多种因素对跟踪稳定性的影响。综合接收信噪比、相对运动角速度和链路性能要求等因素，建立了链路稳定时间的期望公式。利用Simulink 建立了双向激光通信链路跟踪仿真模型，通过仿真验证了理论公式的正确性。为实现星间光通信链路保持长时间稳定，提出在不同星间相对运动速度下采用不同控制参数的方法，实现了星间光通信终端控制策略优化，对今后卫星光通信航天工程化应用具有一定的意义。

在自由空间光通信(FSO)中,由系统设计以及大气湍流所引起的光强闪烁和相位起伏会造成圆偏振控制误差，这严重影响圆偏振位移键控(CPolSK)通信系统的性能。因此，基于Gamma-Gamma大气信道模型，在较全面考虑光强起伏、相位噪声和圆偏振控制误差三个参数的基础上，建立了CPolSK系统信道的数学统计模型，推导了平均信道容量的闭合表达式，仿真研究了误码率在连续相位噪声下的性能以及三个参数对信道容量的影响。结果表明，光强起伏的增强和相位噪声的增大均会导致CPolSK系统性能的劣化，而提高平均信噪比在一定程度上能够改善系统性能。特别地，当圆偏振控制误差大于8°时，CPolSK系统的平均信道容量显著下降。

在入射光瞳面处针对星地激光链路中空间光至单模光纤耦合效率补偿特性进行了研究，依据星地下行链路特点，对星地下行链路光纤耦合效率模型进行分析。在此基础上，利用基于单模光纤后向传输模场为加权函数的加权孔径正交多项式，建立光纤耦合接收系统波前相位模式补偿理论模型，运用该理论模型，通过数值模拟对波前相位进行模式补偿，给出波前相位模式补偿下平均光纤耦合效率与接收孔径尺寸和相位补偿项数的变化关系，以及典型接收孔径下采取一定项数的波前相位补偿后光纤耦合效率概率分布，为基于光纤耦合接收方式的星地激光通信链路波前补偿系统设计提供一定理论参考。