为了分析光子灯笼用于光合束时的模式控制能力波动，建立算法提取光场灰度矩阵，使用数值计算结果替代角功率分布方差来分析光子灯笼模式控制能力随合束功率的波动。根据功率流方程与临近模耦合理论推导了算法的理论基础。从算法结构和灰度值提取精度参数两方面详细介绍灰度提取算法。通过对比复原图与原光场图，证明算法将光强分布情况转化成灰度值矩阵的数值准确性；最后，以自制的3×1光子灯笼在弱主动模式控制下的表现为例，分析其模式控制能力随合束功率变化导致的输出光质量与合束损耗的变化。实验结果解释了合束功率从0增加到270 mW时3×1光子灯笼的光合束损耗曲线斜率变化以及合束光最大高斯拟合度波动。算法能简单、快速地分析光子灯笼用于基模合束光制备时模式控制能力的波动情况，且环境敏感度低，光场功率分布提取准确率大于99%。

本文针对液晶透镜在变焦眼镜方面的应用，研制完成了具有取向转换膜的偏振无关的模式控制液晶透镜。首先通过仿真，论证了采用取向转换膜实现偏振无关的模式控制液晶透镜的可行性，接着在实验中研究并优化了取向转换膜的制备参数，最后完成了偏振无关的液晶透镜的制备。测试结果表明，8 mm孔径大小的液晶透镜具有偏振无关的特性，同时具有变焦调节特性，实现了0~1.590 D的屈光度调节。

提出了一种基于分数阶傅里叶变换的模式测控一体化方法。利用分数阶傅里叶变换光路对光纤模式耦合态进行空间调制和相位调制，以实现模式的有效分解。与双重傅里叶变换（F²）法以及空间和频谱成像（S²）法相比，采用的分数阶傅里叶变换法，通过改变分数阶参数，控制模式的空间分布以及模式间的叠加状态，更易于分解出高阶模式。基于分数阶傅里叶变换的模式测量方法可在更广泛空间，研究模式的空间和相位叠加以及模式分解，也可退化为F²法和S²法。