空气耦合（简称“空耦”）超声换能器具有非接触检测、适合复杂工况和原位检测等独特优势，已被广泛应用于超声无损检测等领域。声场重建对于开展空耦超声换能器声束宽度、扩散角等声场特性参数的表征，进而保障超声检测系统的横向分辨率及定位精度具有重要意义。笔者基于声光效应和层析成像技术对50~200 kHz空耦超声换能器的声场重建开展研究。超声声场的重建质量与空间分辨率密切相关，但高空间分辨率会导致扫描时间呈几何倍数增长。笔者从仿真和实验的角度对声场空间分辨率（即声场扫描参数）进行优化，在保证声场重建图像质量的前提下将扫描效率提高了2~4倍。同时，将优化后的声场重建结果与传声器在相同位置处的声场直接测量结果进行比较，验证了声光效应层析成像进行超声声场重建的可靠性。

寻求不依赖于实验室标准传声器的灵敏度而直接溯源至国际单位制基本单位的声压量值复现技术是声学计量的长期目标，对声压量值摆脱实物基准具有重要意义，激光多普勒测速技术是实现这一目标的有效途径。以行波管内平面波声场为测量对象，建立无固定频移的激光多普勒测速系统，采用光子相关光谱分析法解调多普勒信号，获得声管内示踪粒子的振动速度，根据平面波声压与质点振动速度的线性关系，复现声管测量点处的声压。以工作标准传声器的测量结果为参考，评估测量方案的可行性和测量结果的准确性，分析影响测量准确性的主要因素。测量结果表明，声波频率为315 Hz，声压级在100 dB~110 dB范围内间隔1 dB变化时，测量偏差小于0.5 dB；声压级为105 dB，声波频率为315，400，500，800 Hz时测量偏差小于0.3 dB。

提出了一种基于白光干涉原理的钛扩散铌酸锂(LiNbO3)集成光学相位调制器尾纤偏振串音测量方法，分析了白光干涉仪输出干涉信号与集成光学芯片和保偏尾纤对轴角度、偏振器起偏角度之间的关系。仿真结果表明：白光干涉仪输出的干涉包络与相位调制器的耦合点存在一一对应的关系，干涉包络的峰值反映了相位调制器的尾纤偏振串音。利用白光干涉仪对某型钛扩散LiNbO3集成光学相位调制器的尾纤偏振串音进行了实际测试，干涉图样中产生了与耦合点位置对应的干涉峰；常温下其输入、输出尾纤偏振串音分别为-34.5 dB和-23.3 dB；在-40 ℃～60 ℃范围内，尾纤偏振串音随温度升高而减小。实验结果验证了测量方法的可行性。

光路系统的偏振误差极大地制约着准互易反射式光学电压互感器的准确度.借助琼斯矩阵，建立了分立光学器件及光纤熔接点的传输模型，推导出完整的电压互感器光路系统的数学模型.以此模型为基础，对电压互感器中的偏振误差进行了仿真分析.结果表明：光源偏振度、起偏器消光比及起偏器与相位调制器的对轴角度主要影响系统的检测灵敏度；法拉第准直旋光器的旋光角度、法拉第准直旋光器与BGO晶体的对轴角度误差是主要的偏振误差源，影响系统的测量准确度及稳定性；根据电子式电压互感器IEC60044-7 0.2S级标准，法拉第旋光角度误差应该小于1.6°，旋光器与BGO晶体对轴角度误差小于1.85°.该研究对准互易反射式光学电压互感器光路设计和误差抑制具有一定的参考价值和指导意义.

针对光纤分布式扰动传感器长距离应用定位误差增大的问题, 研究了传感器长距离光纤中的瑞利散射和受激布里渊散射的光谱特性及其对系统定位精度的影响。 建立了长距离光纤中瑞利和受激布里渊散射的数学模型, 通过仿真研究发现散射光波的杂波干涉和强度噪声会严重降低干涉仪的光学信噪比, 从而导致定位误差。 通过实验验证了仿真结果的正确性。 研究结论可以为提高长距离应用定位精度提供理论指导。