针对磁流体电流传感器同时受磁场和温度影响的特点，研究了基于磁流体的光学电流传感器，并搭建了测试传感器温度特性的实验系统。结果表明:在26 ℃~74 ℃范围内，由于磁流体热透镜效应引起的温度梯度和恒温水浴温度升高引起磁性纳米颗粒的布朗运动增强，所以随恒温水浴的温度升高，基于磁流体的光学电流传感器的透射率减小。

针对人体健康数据收集需要多参量且柔性安全的传感器，提出利用基于光纤布喇格光栅(FBG)的柔性传感器，对人体温度、压力和运动状态进行检测。理论分析了温度和压力对FBG反射波长漂移量的影响，以及压力对光纤光功率的影响，建立了温度传感模型、压力传感模型和人体运动模型。基于柔性基底的传感器在温度传感和压力传感方面的性能都得到了不同程度的提升。最后通过实验验证了柔性基底光栅传感器对人体温度、压力以及运动状态的监测性能。

振动源与传感通道的垂直距离是光缆、电缆等线路运维人员关注的重要指标之一，对如何进行线路安全处置具有重要指导意义，提出一种基于分布式振动系统(DVS)的振动源与传感通道垂直距离的计算方法。通过实时采集光缆信号数据，分析了振动波的衰减特点，选择了合适的振动波振幅谱计算模型，并给出了振幅谱与振动源间隔距离的分布方程，以及垂直距离的近似计算方法。实验证明:该算法计算出的垂直距离误差较小，符合工程设计要求，具有较高的实际应用价值。

针对10 Gb/s超长距光传输系统入纤光功率受限的问题，提出了一种抑制受激布里渊散射(SBS)、提高入纤光功率的方法。该方法将对激光器低频扰动和对信号光进行相位调制这2种提高SBS阈值的方式进行了有效地结合，并进行了对比实验。实验结果表明:该方法可有效地提高SBS阈值，将10 Gb/s超长距光传输系统入纤光功率由原来的12 dBm、17 dBm提升到19 dBm，从而进一步延长了系统的无中继传输距离。

混频技术是微波系统的关键技术之一，但受制于电子器件的限制，其关键性能指标难以获得突破。提出了一种新颖的基于双臂电光外调制器实现微波混频的方法。对混频技术、电光调制和光倍频等关键组成部分进行了设计，最后利用Matlab对系统进行仿真，并搭建简易的实验系统对关键参数进行了验证。

为了提高同步数字体系(SDH)信号映射到光传送网(OTN)信号之后在OTN域内的调度效率，提出了一种分组光传送网(POTN)系统架构下的OTN承载SDH(SoO)模型业务映射方式来承载SDH业务。在SoO业务映射模型下，4个同步传输模块(STM-4)信号通过通用帧封装和时钟透传的方式映射到低阶光数据单元(ODU0)，再复用到高阶ODUk传输信号。通过与传统的SDH业务映射OTN信号方式比较，SoO模型可有效提升SDH信号调度效率，为传统方式的2~8倍。采用网络测试方法验证了该映射方式的可行性，同时该方式还具有低功耗、低时延和调度灵活等优点。

为了解决超长跨距光纤传输的损耗测量的问题，提出一种新型基于数字线性调频-光时域反射(DLFM-OTDR)的测量方法,该方法能解决最大测量距离和空间分辨率之间的矛盾。DLFM-OTDR在发射端和接收端分别采用直接调制和直接检测，结构简单，不需要额外的光学器件，并且引入短时分数阶傅里叶变换(STFrFT)进行信号处理和噪声滤波。使用DLFM-OTDR开发板在实际光纤传输链路中进行了实验测试，以光纤链路长度为2×150 km的测量结果为例进行了分析，实验结果表明:DLFM-OTDR特别适合在单跨段很长的情况下，实现超长光纤链路的监测。

为了给蓝绿激光通信系统提供设计依据，采用中纬度地区标准大气衰减模型，结合大气衰减、几何衰减与大气湍流，分析了天气现象、湍流强度、发散角与接收孔径对链路余量、信噪比和误码率的影响。分析结果表明:在外界环境确定时，链路余量和发散角与接收孔径都有关，信噪比和误码率只与接收孔径有明显关系。同时，晴天、发散角越小和接收孔径越大，链路余量越大；湍流强度越弱，接收孔径越大，信噪比越大，误码率越小。

小区间干扰严重影响了多小区系统的性能，为了降低小区间干扰的影响，研究了多小区多用户多输入多输出可见光通信(MIMO-VLC)系统的性能，使用基于孔的角度分集接收机作为接收设备，通过选择合适的LED配置，对干扰区进行了优化，并讨论了2种多小区实现方案:第一种是动态小区划分；第二种是光电探测器选择(PDS)消除小区间干扰。仿真结果表明:当小区中有用户处于干扰区时，对于这个小区中的用户，动态小区划分方法的误码率(BER)性能更优，但这个小区中用户的位置会对其它小区中用户的性能产生影响，并且其计算复杂度较高；对于PDS消除小区间干扰方法，一个小区中用户的BER性能不受其它小区用户位置的影响，其计算复杂度较低；当用户都处于非干扰区时，这2种方法的BER性能相同。

以“内生安全光通信理论与技术研究”国家自然基金重点项目为研究背景，详细介绍了物理层密钥分发的3种现有技术方案。为了实现高速率与现有通信系统兼容的物理层密钥分发，提出了一种基于光纤信道特征的物理层密钥分发技术；基于光纤信道传输误比特率特性和密钥分发技术，发送端和接收端使用双端环回测量误比特率方式提取和量化生成密钥。研究结果表明:该技术实现了光纤传输速率为10 Gb/s的200 km距离传输，物理层安全协商密钥生成速率达到400 kb/s时，安全协商密钥误比特率不超过2%。

为消除光时分/码分多址等光数字通信系统中的多址干扰(MAI)噪声，提出了一种新型的基于分布反馈式(DFB)激光器腔内的交叉增益调制(XGM)效应全光阈值判决技术。通过将光数字脉冲信号注入DFB激光器，激光器内部出现XGM效应，使用光带通滤波器(OBPF)滤出XGM效应产生的新光谱即可消除信号中的MAI噪声，从而提高数字信号的接收性能。

大型光纤布喇格光栅(FBG)传感网络中，由于光源带宽有限，而FBG传感器复用数量多，会出现光谱重叠问题。因此，提高复用能力成为传感网络设计中的一个关键问题。结合谱形复用与量子粒子群优化(QPSO)算法，对多FBG传感系统进行实验与仿真分析。与传统粒子群算法相比，QPSO算法中参数设置比较简单，粒子搜索最优解能力大大提高。对QPSO算法和自适应变异的量子粒子群优化(AMQPSO)算法的解调结果进行分析，对比两者的解调精度与时间。AMQPSO算法在多FBG复用系统中的解调误差不超过3 pm，温度测量精度达0.3 ℃，解调时间不超过5 s，解决了多FBG系统中部分重叠及完全重叠问题。

为了提高光通信系统传输容量，提出了一个新型12信道波分-模分-偏振混合复用系统，将波分复用器与模分复用器组合放置，使系统可以适应波分模分混合复用。12个信道的信号通过少模光纤传输，结合恒模算法对输出信号解复用。应用VPI transmission Maker仿真平台，分析了波长间隔、发射机输出功率和激光器线宽对系统性能的影响。仿真结果表明:在信噪比为20 dB，发射机输出功率为0 dBm时，利用2波长6模式，每个模式携带25 Gb/s的数据，在误码率为10-4量级下，实现了25×2×6 Gb/s 偏振复用二进制正交振幅调制(PDM-4QAM)信号10 km无中继传输。

针对强度调制直接检测-滤波器组多载波(IMDD-FBMC)系统中低比特位数数字模拟转换器(DAC)量化性能较差的问题，提出一种基于信号分布估计的非均匀量化方案。该方案采用基于FBMC信号分布的非线性规划方法获得量化误差最小时的量化阶距，进而提升基于低比特位数DAC的IMDD-FBMC系统性能。仿真结果表明:与均匀量化方式相比，该方案在3~5位量化比特位数的情况下可以使IMDD-FBMC系统的误码率(BER)性能提升15.9~60.7倍，且在保证系统性能的情况下，基于信号分布的量化方案可以减少1~2位量化比特位数，降低系统成本。