采用修正的伽马分布，结合米氏散射理论，分析了水云粒子的光散射特性，建立了4种常见水云粒子含水量与消光系数的关系。对于光量子的偏振态，研究了水云粒子背景下量子干涉雷达（QIR）探测光子的偏振变化规律，建立了水云粒子影响QIR探测光子的传输距离、分辨率、误码率以及生存性能的数学模型。理论分析和实验仿真结果表明：随着水云中含水量的增加，消光系数呈线性增加，导致衰减系数增加，从而使得探测光子的能量耗散量增大，探测光子的传输距离下降；当发射光子数目一定时，QIR的分辨率随水云粒子光学厚度的增加而降低；当水云粒子浓度一定时，随着退偏比的增大，系统的误码率呈减小趋势；当目标的可探测点数一定时，水云对QIR系统的干扰强度越大，雷达的生存性能越低。由此可见，在QIR的设计、调试和使用过程中，需根据水云的相关参数，自适应地调整QIR系统的各个指标参数，从而提升系统的探测性能。

由于各国愈发重视海洋安全和领土安全问题，水下激光通信发挥着越来越重要的作用。在复杂的海洋环境中实现信息高速和安全的传输是水下激光通信亟待研究的课题。梳理了国内外水下激光通信系统的发展历程，总结了系统的技术优势，给出了通信原理，分析了影响系统性能的关键技术。最后指出未来的水下激光通信系统将具有更高的通信速率、更低的误码率、更远的通信距离、更大的容量、更小的功耗和更小的体积等优点，并从点对点通信发展到组网式通信。

为研究冰晶粒子对量子干涉雷达性能参数的影响,基于冰晶粒子的Van de Hulst近似理论、标准伽马分布和Henyey-Greenstein相函数,研究了冰晶粒子背景下雷达探测光子的偏振变化,建立了冰晶粒子的不同参量对量子干涉雷达探测光子的传输距离、分辨率和误码率的影响模型。仿真结果表明,增加冰晶粒子的有效尺度,会增大探测光子的能量耗散,导致探测光子的传输距离下降;发射波束光子数目一定时,量子干涉雷达的分辨率随冰晶粒子光学厚度的增加而降低;当冰晶粒子浓度一定时,链路的量子误码率随冰晶粒子的有效尺度与非对称因子的增加而增加,且不同类型的冰晶粒子对量子误码率的影响程度不同;当保持高偏振对比度时,将椭圆率角减少到一定范围内可以降低量子误码率。

对影响高速率通信传输距离容限的入纤光功率进行了详细分析, 针对入纤光功率受限问题, 提出了一种基于远端铒纤放大(REOA)的系统解决方案, 提高了高速率传输系统的等效入纤光功率, 从而提高了系统的传输距离容限, 并且理论分析了该系统方案的等效入纤功率与REOA前段光纤的损耗和REOA的输出功率有关。通过单载波400 Gb/s速率传输试验证实: REOA系统比普通系统的等效入纤光功率提高了14.27 dB, 单跨距传输系统链路长度提高约70 km。

为了解决水下通信轨道角动量复用系统中海洋湍流引起的信号串扰, 基于空间分集技术提出了一种海洋湍流缓解方案.用随机相位屏法模拟海洋湍流对信号产生的相位扰动, 用分步传输法模拟光束的衍射传播, 在接收端使用等增益分集合并技术对信号进行合并处理.系统采用4路轨道角动量复用8路空间分集, 仿真分析了轨道角动量复用集合、海洋湍流强度和传输距离等因素对系统误码率性能的影响.仿真结果表明, 轨道角动量复用集合的模式间隔从1增加到2, 误码率降低较为明显; 随着模式间隔继续增大, 误码率性能改善有限; 误码率随传输距离和湍流强度的增加而增大.结果证明在海洋光通信系统中使用分集合并技术可以有效缓解湍流对信号传输的影响.

海洋是国家可持续发展的战略要地, 迫切需要海洋探测技术的快速发展, 光谱类的化学传感器由于具有原位、 非接触和长期探测的优势日益成为研究热点。 为了将激光诱导击穿光谱(LIBS)技术应用于海洋原位探测, 采用532和1 064 nm波长激光在能量分别为3和40 mj附近进行烧蚀, 对比实验研究了532和1 064 nm激光作用下的LIBS击穿特性, 并重点探讨了水下激光传输距离对LIBS信号的影响。 结果显示, 采用1 064 nm的激光能够获得更高的谱线强度和信背比, 以及更长的等离子体寿命, 但LIBS信号稳定性较差; 受水体对不同波长激光能量衰减不同的影响, 在水下传输距离2～5 cm范围内, 随着1 064 nm激光能量的衰减LIBS信号衰减也很明显, 而位于海水“透射窗口”的532 nm的激光LIBS信号基本保持不变。 为今后LIBS海洋原位探测系统的开发提供了有价值的设计依据。

通过数值仿真, 以多个相位屏模拟大气湍流, 研究大气湍流对轨道角动量(Orbital Angular Momentum, OAM)态复用通信系统质量的影响.改变大气湍流折射率结构常量C2n和传输距离z, 分析其对OAM态复用系统归一化接收功率、误码率等的作用.研究结果表明当大气湍流强度增加和传输距离增长时, 复用系统归一化接收功率下降、误码率增加.当C2n增大到5×10－13 m－2/3时, 系统归一化接收功率下降到0.2以下, 误码率增大到0.3以上; 当传输距离增大到10 000 m, 系统归一化接收功率下降到0.3以下, 误码率增大到0.35以上.同时, 对比不同方位角指数l取值的两个OAM态复用系统受大气湍流的影响, 发现: l取值越接近的系统, 受大气湍流影响越大.在等同光学信噪比下大气湍流导致OAM态复用系统误码率性能降低2至3个数量级.该研究对OAM态复用系统的实用化具有积极的参考作用.

白天恒星探测工作涉及到很多环境因素的影响，现有文章对理想环境及云层存在时，不同参数条件下的测星工作进行了分析，除去主要影响因素云层外，红外辐射在大气的传输过程中，还有不确定因素雨、雾的影响。主要针对这两种不确定因素展开研究，雨和雾的存在在时间、地域以及高度因素上都是不确定的，结合已有的经验公式，针对不同参数情况下的辐射衰减情况进行分析，定量明确雨和雾对辐射传输的影响。

在建立紫外自由光通信系统通信传输距离方程的基础上，针对紫外大气传输衰减、光学系统性能、探测器性能、误码率和信噪比等因素对通信传输距离的影响进行了具体分析，并对系统的通信传输距离进行了仿真计算。结果表明，在目前的技术水平下，系统的理论通信传输距离一般不超过 4 km，这与目前实际系统的通信传输距离符合较好。这对近地层紫外自由光通信系统的设计和性能评价具有一定的理论指导作用和现实意义。

介绍了虚火花放电实验。改变马克斯发生器开关中的放电气体，提高了放电的稳定性。改善虚火花放电室外绝缘油的性能，获得了能量为480 keV，束流为13 kA的电子束，电子束的传输距离达到75 cm。证明了摇摆器磁场能提高电子束聚焦性能。