如何充分利用大开口面积下槽式抛物面聚光器(PTC)的全区域辐射能量是需要考虑的关键问题,为此提出一种新型槽式自由曲面太阳能聚光器(TFFC),利用光伏/光热同时收集的形式扩展PTC聚光器的开口利用面积,在靠近PTC内侧采用传统槽式换热器形式,外侧则基于边缘光线传输原理设计一种自由曲面聚光光伏系统,采用倾斜的方式使太阳能电池板扩展能量接收面积,并获得均匀性极佳的聚光能流分布。之后采用光线追迹方法验证了其光学特性,并与传统PTC系统进行对比以完成结构参数的敏感性分析和误差因素的探讨,所得结果对槽式太阳能集热器系统的改进优化具有重要意义。

为了满足空间遥感器对光学系统大幅宽、低畸变、小体积的要求，采用三维构建法设计了一个大视场离轴四反自由曲面光学系统，成像全视场为60°，相对孔径为D/f′ = 1/14 。阐述了三维构建法的设计思路，并采用该方法直接由二次非球面系统设计得到自由曲面光学系统，作为初始结构进一步优化。优化之后，光学系统的平均传递函数优于0.5(25 lp/mm)，最大相对畸变为0.54%。研究结果表明，三维构建法有效、快捷，极大地提高了自由曲面光学系统的设计效率。同时，基于三维构建法设计的大视场自由曲面光学系统，系统畸变显著减小，解决了大视场反射式光学系统传递函数(MTF)与畸变无法平衡的难题，满足空间遥感的未来发展需求。

分析光传输系统的传输特性与规则LDPC码的随机构造方法之后, 提出LDPC码的一种新颖随机构造方法。基于该构造方法构造了一种新颖的码率为93.7%、冗余度为6.69%的规则SCG-LDPC(3969,3720)码, 该规则LDPC码在将来的硬件实现中可相对地节省硬件存储空间和减少计算量。仿真分析表明: 该新颖的SCG-LDPC(3969,3720)码在BER为10-8时, 与同码率同冗余度的ITU-T G.975建议中RS(255,239)码和ITU-T G.975.1建议中LDPC(32640,30592)码相比, 其净编码增益(NCG)和距离Shannon限都分别改善了约1.92dB和0.97dB。因而该规则LDPC码的纠错性能更为优越, 更适用于光传输系统。

针对低密度奇偶校验（LDPC）码的相关理论和LDPC码自身特性以及光通信系统具有低噪声、高信噪比的传输特点进行分析后，提出了光通信系统中LDPC码型的构造方法，这为光通信系统中LDPC码型的构造和仿真分析奠定了基础。并对光通信系统中LDPC码的编译码算法进行了深入分析与研究，得到一些有利于降低其编译码算法复杂度的重要结论，这有助于降低其编译码器的设计与实现复杂度。

文章在差集合理论的基础上，给出了满足相关特性的最佳光正交码的约束条件，提出了一种最佳(n,w,1)光正交码的构造方法，并构造出码容量为2的最佳(n,w,1)光正交码码组,最后递归构造出码容量为60的最佳光正交码码组。结果表明，此方法构造的光正交码码组具有较大的码容量和良好的相关特性，有一定的实用性。