具有轨道角动量的光束及其应用是目前国内外研究的一个热点方向，随着其应用与发展，也将对光通信领域带来深远的影响。介绍了具有轨道角动量的光束及其应用于光通信数据编码研究的主要进展，讨论了现有的用光轨道角动量进行数据编码的设计方法、工作原理、影响因素、过程机理和描述方法，在此基础上，对应用光轨道角动量实现光通信的研究前景进行了展望。

掺V³⁺离子的ZnS晶体局部结构与光谱和顺磁共振(EPR)参量有关联。根据Sugano－Tanabe方案建立了d^2／8电子强场45×45阶完全能量矩阵，由自旋哈密顿理论推导了EPR参量的计算公式，通过点荷－偶极子模型得到了离子簇局部T_d对称结构与晶场参量的关系，基于半自洽场d轨道和完全对角化方法，从局部结构统一解释了ZnS∶V³⁺的光谱和顺磁g因子，计算结果与实验符合。计算结果表明，ZnS∶V³⁺的光谱和EPR谱可以在晶体场理论框架内得到理解。

从理论上分析了圆偏振光入射到手征负折射材料表面的反射与透射特性，给出了归一化反射透射功率与入射角的关系曲线以及布儒斯特角与手征参数之间的关系曲线。当入射角大于两个本征波的临界角时，全内反射现象发生。由于手征负折射介质中的一个本征波发生了负折射，右旋或左旋圆偏振光入射时反射波的极化态有着与常规介质完全不同的特性，以布儒斯特角入射时反射光都为线偏振波但极化方向并不相同。

在激光基准下基于CCD成像身管轴线直线度测量系统中，对激光光斑图像的高精度检测和定位是影响系统测量精度的一个重要因素。为了提高激光光斑图像的检测和定位精度，提出了一种Sobel－Guass拟合算子的激光光斑亚像素边缘检测方法，同时结合最小二乘迭代圆拟合法设计了光斑中心的高精度定位。即：首先用Sobel算子细化边缘，进而在梯度方向上进行高斯函数拟合插值，进一步提高图像边缘位置的检测精度，最后经最小二乘圆迭代拟合后得到激光光斑的亚像素级几何参数，从而使测量系统的精度提高一个数量级。实验结果表明：像素细分后对像素点的定位精度可以达到0．1个像素，亚像素边缘对标志中心的定位精度优于0．03像素。

提出一种特征值方法用于计算具有流动饱和增益介质的气体激光器的光场分布情况。计算模型中，流动饱和增益介质等效为一个位于激光谐振腔内的大腔镜前面的薄增益片。基于这个模型，可以获得特征值法的传输矩阵。通过求解传输矩阵的特征值与特征向量，能够较容易地获得激光器谐振腔中所有可能存在的光场分布情况，通过比较它们的损耗参数能够获得激光器实际存在的光场分布。模拟计算结果显示：流动饱和增益介质对光场分布具有负面影响，它将导致光场分布沿着气体流动的方向倾斜。该方法的模拟计算结果能够与其它方法的模拟计算结果较好地吻合。

由于惯性约束聚变(Inertia confinement fusion，ICF)中约束激光功率较大，常会在后续光学系统中产生受激布里渊散射(SBS)。一般应用相位调制器使单纵模激光展宽，提高SBS阈值。基于计算机模拟平台进行了模拟研究，讨论经过相位及幅度调制后再通过宽带或窄带滤波器激光脉冲变化情况。结合在实验上观察到的对应于4．3GHz调制频率的0．23ns间隔脉冲起伏，提出滤波导致高频分量缺失是产生脉冲顶部高频起伏的根本原因，而滤波中心波长偏离激光中心波长导致在实验上观察到明显起伏。通过数值模拟给出了不同滤波波形对脉冲高频起伏的影响，并给出滤波带宽、中心波长偏差和顶部起伏大小的关系，提出减小起伏的优化方法。滤波带宽和激光中心波长存在偏差时，选择较小滤波带宽，应该优先考虑使用类高斯形的滤波器；而当滤波带宽比较大，选择类方波形滤波器较有优势。

半导体激光器的输出波长随着温度而变化，同时，输出功率也会随着温度和使用时间的变化而发生漂移，因此，半导体激光器的恒温控制是极其必要的。根据半导体激光器的温度控制特点，对PID和Fuzzy控制进行理论分析，将SIMULINK2．1与FuzzyLogicTool－Box有机地结合，实现了模糊自整定PID参数控制系统的计算机仿真设计。仿真结果表明，此种方法简单，易于实现。此系统还可以应用在其他小型的温控系统中。

量子纯态和混合态是量子信息中最重要的两种量子态，是研究密度算符、量子纠缠态和量子消相干的基础。量子纯态与混合态具有本质区别。量子干涉的一个最重要的特征是量子纯态的相对位相有可以观测的效应。利用量子力学的方法，通过测定特定力学量■^z，■^x和■ⁿ的取值来分析从纯态到混合态的转变。结果表明：量子纯态中的测量是各向异性的，而对于混合态则是各向同性的。

研究了一个处在均匀外磁场中的包含四个量子比特的各向同性海森堡XY模型中，两个间隔的量子比特之间的量子热纠缠，并用并发度来量度。这个模型包含两种量子比特：自旋为1／2的量子比特和自旋为S的量子比特。结果表明，外磁场可以引起两个间隔的量子比特之间的量子热纠缠。热纠缠的幅度与自旋S，温度T以及均匀外磁场B有关。因此，可以通过调节B的取值来控制热纠缠。当S足够大时，阈值温度也可能很高。这个特性可以被用于研究凝聚态系统的热纠缠，并且在固体系统进行量子信息研究中也将发挥很大的作用。

量子退极化信道是一类重要的量子噪声信道。为了计算简单且不失一般性，选取两输入、一输出的多用户模型，对量子退极化信道的容量进行研究，从理论上获得基于量子退极化信道的经典量子容量区域和量子容量区域。前者是一个用户发送经典信息而另一个用户发送量子信息的速率区域，后者是两个用户都发送量子信息的速率区域，并对多址量子退极化信道的性能进行分析。

软硬件协同综合是嵌入式系统设计中的一个重要步骤。综合利用启发式算法和演化类算法的优点提出了一种混合量子遗传算法(HQGA)来解决软硬件协同综合问题，提高了求解质量和搜索效率，降低了计算代价。实验结果表明HQGA对软硬件协同综合问题的有效性：在得到相近结果的条件下，HQGA计算时间较量子遗传算法缩短50%以上；在计算相同代数的条件下，HQGA求解质量较量子遗传算法平均提高10%以上。

利用二能级原子与腔场的大失谐相互作用Jaynes－Cummings(J－C)模型，提出了一种量子信息转移的方案。分别实现了单原子与单个腔场，纠缠的多个原子与单个腔场，及多个原子与多个腔场之间的量子信息的双向传递。

提出利用四粒子团簇态传送一个未知单粒子态从而实现可控量子隐形传态的方案，发送者对她自己拥有的两个粒子做一次Bell基联合测量，两控制者合作对其两粒子进行Bell基联合测量，接收者在两个控制者的帮助下对其自己的粒子做相应的幺正变换，即可得到要传送的单粒子态，完成可控量子隐形传态。

为了得到太赫兹波在二维三角晶格光子晶体中的传播特性，利用平面波展开法数值模拟了三角晶格能带结构和态密度分布，得出E偏振当填充率f=0．9069和H偏振f=0．7346时出现最大光子带隙，在f=0．8358出现最大完全光子带隙。计算表明，增加介电常数的差值，太赫兹波在三角晶格光子晶体中传播的带隙增加了，光子晶体态密度的分布验证了存在光子带隙的范围。研究结果为太赫兹波器件的开发提供了理论依据。

结合反向同步和延迟同步，提出一种新颖的反相延迟同步，基于状态观测器构造响应系统，并利用极点配置技术得到误差系统在原点处渐近稳定，实现了反相延迟同步。用Chen’s混沌系统和Chua’s电路为例进行数值仿真，在预先设定特征值的基础上，经极点配置可得到同步的响应系统，实验结果显示该方案简单有效。

光纤基质材料决定了铒离子周围的配位场特性，并决定了铒离子的吸收谱和发射谱的展宽特性。分析了发射谱线宽度对4f壳层电子相关性、电子偶极－偶极相互作用及共振增强非线性的影响。以石英硅和碲化物为基质的掺铒光纤具有不同的发射谱宽，对应着不同程度的共振增强非线性。文中用半经典理论分析比较了这两种光纤中由于四波混频和互相位调制引起的串扰。结果显示，相比于掺铒石英硅光纤，掺铒碲化物光纤具有更小的串扰，更适合于密集波分复用系统。

自行研制紫外微加工系统，系统有效工作范围120mm×120mm，最小加工线宽80μm，系统操作简单、运行稳定高效。实验中完成对Nd∶YAG紫外激光器、XY扫描振镜以及F－Theta平场透镜设计。实现波长355nm紫外激光最高平均功率2．13W稳定输出，1h内输出功率波动小于7%；XY振镜最大扫描角度士28°，线性响应速度0．35～0．5ms；F－Theta视场角为士25°，有效焦距为250mm。最后对系统存在的问题进行了分析。

采用一套专门设计的由微创光纤探头组成的光纤光谱仪生物组织光学参数测试系统，实时在位地获取C6胶质瘤大鼠脑组织的近红外光学参数，探讨以此为指标判别肿瘤基本信息、辅助临床诊断的可能性。利用该测试系统对患有C6胶质瘤的大鼠脑部肿瘤侧和正常侧进行近红外光谱检测。实验结果表明：优化散射系数和血氧饱和度可反映肿瘤位置及病理分化程度信息。证实近红外微探针技术对胶质瘤定性诊断是可行的，为近红外光谱技术临床应用打下基础。

结合基本遗传算法与模拟退火算法，构造出了新的具有全局搜索优化特性的遗传模拟退火算法。根据卫星表面BRDF实验数据和统计模型，引用遗传模拟退火算法，获得样片BRDF模型参数的优化估计，从而获得了三维空间的BRDF分布，其优化参数后的模型在另一部分数据上也得到了很好的吻合验证。

在OCDMA系统中，系统地址码的相关值是直接影响码字性能的关键参数。对地址码相关值分布的研究是一项重要的工作。通过严密的代数运算以及统计分析，对Kwong所提出的PC相关值分布公式进行了一项小的修正。通过同样的方法，并根据逐步分析和简单的数据预测，得到了新的关于EQC的相关值分布公式。基于该EQC相关值分布公式，计算并比较了不同码字组合情况下所对应的误码率，最后得出采用EQC非零码字可以有效提高码字性能。

对五阶非线性效应下源啁啾飞秒孤子间的相互作用进行了数值研究。结果表明，五阶非线性效应影响下，源啁啾参数值较小时，两孤子经过一段传输距离后发生碰撞，然后一直处于排斥状态；随着源啁啾参数值增大，两孤子传输时碰撞次数增多；当源啁啾参数值增大到一定值以后，两孤子产生裂变，且源啁啾参数值越大孤子间裂变越严重。最后，采用不等振幅法对五阶非线性效应影响下源啁啾飞秒孤子间的相互作用进行了有效的抑制。

椭圆形空气孔光子晶体光纤可以产生较高的双折射，使得不同偏振方向的光有不同的耦合长度。将光纤的双折射现象应用于双芯光纤中，可以实现偏振状态的分离。应用平面波扩展法分析了椭圆形空气孔、矩形晶格结构的双芯光子晶体光纤中结构参量对光束不同偏振方向的耦合长度的影响，设计了一种基于椭圆形空气孔、矩形晶格结构的双芯光子晶体光纤偏振分束器。应用全矢量光束传播法分析了这种光纤偏振分束器的性能。结果表明，在1．55μm工作波长上，长度为1．055mm的光纤即能实现偏振状态的隔离，隔离度达到－16．9dB，隔离度＜－16dB的带宽可达到270nm。

报道了利用光纤中的自相位调制(SPM)效应对微结构光纤的非线性系数进行测量的实验。实验中采用半导体激光器作为脉冲光源，输出宽度为1．6ps的双曲正割型脉冲，经掺铒光纤放大器(EDFA)放大后进入80m的色散平坦微结构光纤，由于自相位调制效应，出射光谱得到展宽。通过测量输入微结构光纤的脉冲峰值功率和输出光谱，可以计算得到微结构光纤的非线性系数。该测量方法简单、准确，实验测量值与光纤的标称值误差小于1%。