对多输入多输出差分混沌相移键控(MIMO-DCSK)通信系统在瑞利衰落信道下的性能进行了分析，给出了基于中心极限定理的高斯近似误码率表达公式，并与计算机仿真数据进行比较。仿真结果表明：随着扩频因子的增大，高斯近似误码率曲线与实际仿真误码率曲线的一致性也随之增强；相比DCSK 系统，随着发送天线数量和接收天线数量的增加，MIMO-DCSK 系统的误码性能有较大提升，且增加接收天线的数量可以比增加发送天线的数量获得更大的增益；随着发送天线数量的增多，不同天线间信号的非正交性导致理论误码率曲线与仿真曲线出现差别，在扩频因子增大后趋于一致。

与X射线闪光照相相比，GeV级质子照相因质子的穿透能力更强而更能满足流体动力学最佳光程、更小不确定度的要求。质子照相用于提取阴影客体信息的过程比X射线闪光照相复杂。为了便于分析质子照相过程及其特性，以质子照相的输运过程为基础，逐步考虑了质子与物质相互作用的各种过程--核反应、多次库仑散射、准弹性散射和弹性散射，并获得含各种过程的质子照相理论计算表达式。在含准直的系统中，理论计算公式中包含了多次弹性散射和准弹性散射项。通过与QMCPrad计算结果的对比得知弹性散射高斯近似下的理论计算结果与蒙特卡罗方法(MC)计算结果一致，与更准确的“黑体”模型的相对误差为3%~5%。这意味着在某种程序上，当研究质子照相规律或设计系统时，高能质子照相的理论计算公式能够替代MC模拟。

分析了锥台光纤的传输特性,建立了高斯近似模型，采用模场耦合理论，计算了锥台光纤的功率转换效率。并在激光器的输出光波长为532 nm，多模光纤的数值孔径为0.11，纤芯半径为12.5 μm条件下对细端半径分别为（4±1），（5±1），（6±1），（7±1）和（8±1） μm的锥台光纤的转换效率进行了实验测定。提出利用锥台光纤的圆柱形多模光纤部分传输光功率，锥台部分保证光束质量的传输方案，在保证光束质量的同时能传输较高的光功率。

锥台光纤在激光束到单模光纤以及多模光纤到单模光纤的耦合中，在一些需要质量很高光束的同时有较高功率要求的场合有广泛应用。在这些应用中，锥台光纤的功率转换效率是很重要的一个参数。介绍了锥台光纤的熔拉研磨制作方法，分析了锥台光纤的传输特性。建立了高斯近似模型，采用模场耦合理论，计算了锥台光纤的功率转换效率。在以下参数条件下对细端半径分别为(4±1)μm，(5±1)μm，(6±1)μm，(7±1)μm和(8±1)μm的锥台光纤的功率转换效率进行了实验测定，激光器输出光波长532 nm；多模光纤NA＝0.11，纤芯半径a=12.5 μm；得到了与理论计算吻合的结果。

单芯光纤和双芯光纤的耦合问题是限制双芯光纤研究和应用深度的关键问题之一。利用突变光波导的分析方法, 在高斯近似的模场分布下, 推导了单芯单模光纤和双芯单模光纤对接和熔接的耦合能量、总体耦合效率和两纤芯耦合能量比的数学表达式。利用这组关系定量地详细分析了单芯光纤和双芯光纤耦合中的模场匹配、双芯光纤的纤芯距和纤芯位置对耦合效果的影响。利用其中一个纤芯位于光纤中心的双芯光纤, 通过保偏熔接机进行辅助定位, 实测了单芯单模光纤与双芯单模光纤对接耦合的输出能量与纤芯位置的关系, 测量结果能够很好地与理论结果相符合。

文章提出一种新型的基于阵列光纤光栅(AFG)的频谱合束结构，该结构的优点是输出光斑具有较好的单模特性，且系统的可靠性和可扩展性较强。应用高斯模场近似的方法，对这种结构的性能做了仿真分析，仿真结果表明，这种结构的衍射效率高，输出光斑尺寸小，单模特性好。

随着相位编解码器关键技术的突破，精确分析相位编码光码分多址(OCDMA)系统误码率性能显得十分必要。本文研究了相干光码分多址系统中拍频噪声、多址干扰、散粒噪声和热噪声对系统性能的影响。在充分考虑了干扰信号输入光偏振影响的情况下，根据系统噪声和干扰的矩母函数，采用高斯近似的方法得到误码率的计算公式，并比较了多址干扰和拍频噪声对系统性能的影响。当所有干扰用户与目标用户平行时得到误码率上界; 当所有干扰用户与目标用户垂直时得到误码率下界; 干扰用户随机偏振时的误码率介于两者之间。结果表明：拍频噪声是影响相干OCDMA系统性能的主要因素; 随着接收光功率的增加，干扰信号偏振对系统误码率的影响趋于明显。当系统误码率小于10-10时，误码率随用户数目的增加迅速增加; 当误码率大于10-10时，误码率随用户数目的变化缓慢。

基于介质平面光波导端面无受限衍射场光束的光束传输因子的特点,阐明光波导TE0模模场分布采用高斯分布近似表达的合理性。基于场分布间的匹配效率计算公式,提出采用等效匹配效率方法确定用于高斯近似表达的等效模场半宽度,给出基于光波导芯层半宽度和归一化芯层驻波参量和归一化包层倏逝波参量表达的光波导等效模场半宽度的函数表达式,给出高斯近似分布与光波导本征场分布的匹配效率,阐明采用等效匹配效率方法确定等效模场半宽度的合理性。采用求解方程组的方法,给出基于光波导芯层半宽度和归一化频率表达的光波导等效模场半宽度的拟合函数表达式,并基于拟合引起的误差分析阐明了拟合函数表达式的精确性。

在光波导模场分布高斯近似条件下，根据星形光波导耦合器的耦合特性，推导出了基于累加运算和卷积运算近似表达的阵列波导光栅梳状带通滤波器光谱响应效率的函数表达式。给出了阵列波导光栅梳状带通滤波器光谱响应效率曲线的半最大值全宽度和阵列波导光栅梳状带通滤波器的通道中心波长的光谱响应度与器件参数的关系。在输入信号光谱分布高斯近似条件下，给出了阵列波导光栅梳状带通滤波器信号通道传输效率的计算表达式和输入信号光谱宽度对阵列波导光栅梳状带通滤波器信号通道输出特性的影响。给出了物理意义明确的函数表达式，它们可为快速分析阵列波导光栅梳状带通滤波器的特性提供理论基础。

随着相位编解码器关键技术的突破, 精确分析相位编码光码分多址(OCDMA)系统误码率性能显得十分必要。为了精确分析相位编码光码分多址系统误码率性能, 提出了一种基于判决变量的矩母函数和鞍点近似的非高斯近似方法, 该方法能够精确考虑多址干扰、散粒噪声、热噪声各自的统计特性和相互间的非加性关系。比较了高斯近似、精确计算和文中所提出方法在分析相位编码系统误码率时的计算精度和复杂度, 结果证明该分析方法具有分析精度高、计算复杂度低的优点。