模式耦合误差常见于横向剪切干涉测量中基于波前梯度数据的模式复原法，其原因是用于表示波前的基函数 ——Zernike圆多项式的导数不正交。使用一种含有 Gram矩阵的矩阵方程进行复原，直接利用 Zernike圆多项式 m≠0模式角向导数对于权重函数 w(ρ)=ρ (极坐标下)的正交性，以及 Zernike圆多项式 m=0模式径向导数对于权重函数 w(ρ)=ρ(1-ρ2)(极坐标下)的正交性进行复原。该方法无需构造辅助的向量函数，并可得到无耦合的 Zernike系数，复原结果表明，模式耦合得到了避免。该方法可推广到环上，得到无耦合的 Zernike环多项式系数。

为了提高传统点对点单输入单输出(SISO)可见光系统的传输速率，提出了多输入多输出 (MIMO)的可见光系统。考虑到接收端系统复杂度的问题，多输入单输出 (MISO)可见光通信系统则更受关注。本文研究了基于脉冲幅度调制 (PAM)的 MISO可见光通信系统，并通过实验证明该系统在特定场景中的运用优势。此外，针对可见光通信系统中 LED光源、功率放大器等关键器件存在非线性效应，本文基于两发一收的 2×1 MISO可见光通信系统，设计了两路低阶 PAM信号在光域叠加产生高阶 PAM信号的新型的等概率编码映射方案，并通过 RGB-LED的红灯完成净比特速率 700 Mb/s的传输实验系统验证，证明了此方案在实际中的可行性及优越性。

为了改善全光纤马赫-曾德尔干涉仪(MZI)型梳状滤波器 (interleaver)的输出特性，提出了由一个 2×2光纤耦合器和一个带自反馈光纤谐振腔的光纤耦合器级联组成的改善型的全光纤 MZI型梳状滤波器。根据其结构，利用光纤传输理论和矩阵理论推导出了该器件的输出表达式，并进行了数值模拟分析。结果表明：该器件在合理参数的情况下，利用带自反馈光纤谐振腔引入的相位调节效应，使其 25 dB截止带宽为 46.7 GHz，约占 50 GHz频率间隔的 93.4%，输出光谱形态近似于方波。当存在传输损耗时，两束干涉光信号的幅度不存在明显的差异，降低了传输损耗对滤波器消光特性的影响，与传统的光纤谐振环辅助非平衡 MZI型梳状滤波器相比，不仅降低了传输损耗对滤波器消光特性的影响，而且还将所需的光纤耦合器数目减少至 2个，使其在未来的密集波分复用系统中能发挥重要作用。

无论是通讯光纤还是医用光纤，光纤的几何参数总是评价其质量的重要指标。灰度法是国标 GB15972.20-2008中的建议方法，但该方法在拟合过程中会出现拟合圆与椭圆的中心不重合，存在测量原理上的缺陷。且当光纤的切割效果与照明条件发生改变时，往往导致测量数据的不稳定并带来误差。本文用更符合光纤端面实际的任意椭圆函数 (非标准椭圆)，且仅用这一种函数拟合的方法求取光纤几何参数，从而从根本上消除由圆拟合与椭圆拟合的中心不一致带来的原理缺陷。同时，由于在计算各个参数时不需要图像分布灰度的具体值，从而降低了对测量条件的要求。实验表明，本文方法能有效提高仪器测量结果的稳定性和一致性。

光纤陀螺 (FOG)温度漂移数据常常淹没在各种噪声背景中，直接补偿建模漂移信号十分困难，为了更好地消除混杂在光纤陀螺温漂数据中的噪声，提出了一种经验模态分解(EMD)和提升小波变换(LWT)相结合的 EMD-LWT滤波方法对光纤陀螺输出信号进行预处理。首先对光纤陀螺含噪信号进行 EMD分解，根据信息熵值判断本征模态函数(IMF)的噪声项和混合模态项，然后对噪声项进行 LWT去噪，混合模态项进行小波分析去噪。对某干涉型 FOG进行静态测试获得陀螺漂移数据，本文提出方法与小波变换和提升小波变换滤波方法进行了对比分析。实测数据计算结果表明，本文提出的 EMD-LWT滤波算法具有最好的滤波效果，经处理后重构信号的均方根误差 (RMSE)下降了 63%，有效地滤除了 FOG输出中的噪声。

雷电流测量是研究雷电的一个重要部分。为此，本文研究了一种用于测量雷电流的全光纤电流传感器。首先，介绍了光纤电流传感器的基本原理及结构组成；其次，在实验室中对该传感器的响应速度、测量精度及测量范围等性能指标进行了测试。结果表明，该传感器的响应速度为微秒级，可测量范围在 1 kA～100 kA，动态范围大于 40 dB，测量误差小于 5%，测量波形与标准的 Pearson电流探头测试波形相比一致性较好，该研究为雷电流测量提供了一种新方法。

TFT线宽或线间距接近光刻机分辨率时，光刻图形容易产生光刻胶残留不良，为改善该问题，本文从光刻图形出发，以最佳光刻图形所在位置为基准，计算出光刻机光刻平面的优化补偿量，从而实现对光刻平面的补偿优化。首先，通过光刻机光刻平面的补偿量、基板载台平坦度及焦平面计算出光刻时光刻区域基板表面的高度值。然后，根据光刻区域内光刻图形状况找到最佳光刻区域位置，并以该位置为零点，计算出整个光刻区域相对于该位置的相对高度差值。其次，对光刻区域内的高度差值做平面拟合，计算出当拟合平面为垂直于 Z轴的水平面时所需要的补偿量，该补偿量即为光刻区域内光刻平面的优化补偿量。最后，以该补偿量对光刻平面进行补偿，从而使得光刻区域内光刻平面均趋于同一最佳光刻面。结果表明：光刻平面优化补偿后，光刻区域内光刻图形均能形成清晰的图形，光刻胶残留不良得到改善，同时光刻 DICD均值在目标值范围内减小了 1.38%，DICD均一性提高了 20%。

针对装甲编队在复杂战场环境下的紫外光端到端通信中断问题，多采用中继辅助方式建立协作通信链路，而中继选择是关键问题之一。为了提高编队之间的通信协同能力，在解码转发协议的前提下，结合门限决策思想，提出了一种基于无线紫外光隐秘通信的装甲编队最佳中继选择算法。该算法结合紫外光非直视通信的优点，根据信噪比门限和信道特性的选择策略，对编队进行最佳中继的选择，并在高斯噪声模型下，分析了其误码率性能。仿真结果表明，在根据不同的信噪比环境和中继数来选取适当的协作门限，可获得最佳中继链路，以及在协作通信链路动态变化时，调整中继的接收和发射状态，能有效提高协作中继链路的通信质量。

利用 532 nm皮秒脉冲激光在金纳米光栅表面诱导表面等离子体激发 CdSe量子点荧光，并测量了 CdSe量子点荧光增强效应。分别采用 AFM刻蚀方法和自组装方法在硅基金膜表面制备了纳米光栅/CdSe量子点的多层薄膜结构。通过调节皮秒脉冲激光的功率，在显微拉曼平台上测量了 CdSe量子点的荧光光谱。结果表明，金纳米光栅 /CdSe量子点结构能够实现量子点远场荧光大幅增强，其最大荧光强度达 7.80倍，并在达到最大强度点开始迅速饱和。该研究结果可广泛应用于光电器件、生物医学检测研究等领域。

针对相位敏感光时域反射(Φ-OTDR)分布式光纤振动传感系统如何对振动事件进行高效准确识别的问题，本文提出了一种基于多尺度一维卷积神经网络(MS 1-D CNN)的振动事件识别方法。该方法将原始振动信号经过预加重、归一化和谱减降噪的预处理操作后得到的一维信号，直接通过 MS 1-D CNN实现端到端的振动信号特征的提取和识别。 MS 1-D CNN在提取入侵振动信号特征时可兼顾信号时间和频率尺度，利用全连接层 (FC layer)和 Softmax层完成最终的识别过程，与二维卷积神经网络 (2-D CNN)和一维卷积神经网络(1-D CNN)相比减少了待定参数数量。对破坏、敲击和干扰三类目标振动事件的光纤振动传感信号识别结果表明，MS 1-D CNN的识别正确率与 2-D CNN相近，达到了 96%以上，而处理速度提升一倍，在保持识别性能的前提下，有利于提高振动事件识别的实时性。

本文提出了一种调频连续波激光干涉非本征型法珀腔光纤温度传感器。使用具有较高热膨胀系数的不锈钢圆管封装法珀腔制成温度传感探头。不锈钢圆管作为法珀腔腔体的同时也是温度敏感元件。通过调频连续波干涉测量技术测量法珀腔因受热膨胀所产生的腔长变化量，实现对温度的传感。实验结果表明，该光纤温度传感器测温分辨率达到了 0.0002 ℃，温度测量灵敏度可达 3022 nm/℃。此温度传感器不仅具有较高的灵敏度与分辨率，且结构简单稳定，具有良好的应用前景。