为了解决强度调制-直接检测正交频分复用（IM-DD OFDM）光通信系统中由光纤色散和非线性效应导致的传输性能下降的问题，提出利用正交偏振泵浦非简并四波混频（NFWM）产生的无波长偏移光学相位共轭（OPC）波对系统中的信号损伤进行光域补偿。首先在理论上推导了利用正交偏振泵浦NFWM生成OPC波的原理，基于上述原理，设计了无波长偏移OPC实现方式，在正交偏振态上得到与原信号波长完全一致的OPC波。然后对影响生成OPC波功率的因素进行了具体分析。最后依据优化参数设置，进行仿真验证，结果表明所提系统能够以114.375 Gbit/s的传输速率在长度为240 km的标准单模光纤链路中传输。

为了实现直接检测（DD）光正交频分复用（OOFDM）系统安全可靠通信，在发送端利用混沌加密技术来提高DD-OOFDM系统的安全性，在接收端采用Kramers-Kronig（KK）接收机来解决OFDM信号子载波拍频干扰的问题。利用混沌加密前后的图像像素值分布对系统的安全性进行分析验证。此外，分析了KK接收机的结构和其实现的条件，仿真测试了基于混沌加密和KK接收机的DD-OOFDM系统的误码率性能。

针对多尺度卷积神经网络的头部姿态估计准确率在实际应用中易受到光照、遮挡等干扰因素的影响,以及大量运算导致算法运行速度较低的问题,提出了头部姿态估计算法。使用不同尺度的卷积核对输入的头部姿态图片进行特征提取,丰富了图像特征,同时保留了图像信息,增强了算法对干扰因素的稳健性。引入1×1卷积对网络结构参数进行降维,降低了系统的运算量,提高了算法的时效性。实验结果表明,所提算法在Pointing'04和CAS-PEAL-R1数据库上的识别率分别为96.5%和98.9%,对于光照、表情、遮挡等干扰表现出较好的稳健性,具有较快的运行速度。