利用传输矩阵理论，对一种双Sagnac环滤波器的传输特性进行了理论推导和仿真分析，该滤波器由两段不同长度的保偏光纤(PMF)并联构成。仿真结果表明：该滤波器具有偏振无关和通道间隔可调的特性。对双Saganc环滤波器的传输谱进行了实验测试，通过调节滤波器中的偏振控制器(PC)，可以实现通道间隔的可调操作，调整入射光的偏振态并不会改变光谱形状，与理论分析得到的结论一致。最后，为了验证双Saganc环滤波器在激光器系统中的通道间隔可调特性，设计了一种基于四波混频(FWM)效应和双Sagnac环滤波器的通道间隔可调多波长掺铒光纤激光器。实验结果表明：该激光器可以输出通道间隔为0.9 nm或0.35 nm的多波长激光，这与仿真结果以及测量结果一致。

针对正交频分复用无源光网络(OFDM-PON)算法中数据安全性低和峰值平均功率比(PAPR)高的问题,提出了一种基于三维Arnold变换和混沌Frank序列的加密算法。该算法采用基于主成分分析的保守数字混沌系统产生的混沌序列进行加密,可解决混沌序列结构和计算精度导致的退化问题。首先,将OFDM信号转换为三维信号矩阵,利用三维Arnold变换进行置乱变换,实现对数据的加密;然后,将加密数据通过混沌序列随机选择的Frank序列,以降低OFDM信号的PAPR。仿真实验结果表明,相比传统的OFDM-PON算法,本算法在互补累积分布函数的概率为10 ^-3时可将信号的PAPR约降低2.1 dB,在误比特率为3.8×10 ^-3时可将接收光功率约降低1 dB。

依据几何光学和非成像光学理论，提出了一种基于大尺寸近焦点非球面透镜的大功率LED均匀光源设计方法。在该方法中，首先根据选定参数的LED通过几何光学理论初步设计非球面透镜参数，然后在ZEMAX软件中对非球面透镜参数进行基于评价函数的优化，得到焦距76.79 mm、直径为200 mm的非球面透镜。将非球面透镜导入TRACEPRO软件建模并进行光线追迹仿真，根据仿真结果获得最优透镜参数进行加工和下一步实验。实验结果表明：均匀照明系统可以在60 cm处实现发散角±8.53°的均匀照明，光斑均匀性达到95.82%。

对手征特异材料介质与陈绝缘体材料界面附近二能级原子的自发辐射特性进行了研究.推导计算了手征介质界面及其与陈绝缘体材料界面的反射系数矩阵, 并根据并矢格林函数求得此环境下二能级原子自发衰减率的表达式.对手征介质和陈绝缘体材料特性参数影响下的原子自发辐射进行了数值计算, 分别对平行和垂直于界面的偶极子自发衰减率进行讨论, 并对辐射模式和消逝模式下的自发辐射进行了分析.结果表明, 由于手征参量的存在, 手征介质界面附近的原子自发衰减率与普通介质相比被增强.陈绝缘体则使得界面附近原子的自发辐射被明显抑制, 且当手征参量较大时, 陈绝缘体的抑制效应更加显著.

对有限厚度拓扑绝缘体(TI)平板附近及其腔内二能级原子的自发辐射特性进行了研究。利用并矢格林函数表示偶极子平行和垂直于材料边界时的自发辐射率表达式,通过多次反射理论计算了平板的反射矩阵,对影响自发辐射率的各种因素进行了数值计算与分析。研究结果表明,忽略耗散时,平行偶极子的自发辐射率被抑制,而垂直偶极子的被增强;当板或腔存在耗散时,TI可以有效抑制原子的自发辐射率,使其附近原子在任何偶极方向的衰减均受到抑制。

研究了线极化波在拓扑绝缘体和手征介质分界面上全反射时的Goos-Hnchen(GH)侧向位移和Imbert-Fedorov(IF)横向位移特性.使用修正的能流法推导出各位移表达式, 数值计算分析了入射角、拓扑磁电耦合效应、手征性等对位移的影响.结果表明, 当TE波入射时, 拓扑绝缘体的磁电耦合效应或手征介质的手征性对两种位移的影响较为一致, 即拓扑磁电耦合对GH和IF位移均为抑制, 手征性对位移基本为单调增强或单调抑制.而TM波入射时, 拓扑磁电极化率会使位移先增大后减小, 位移存在一个极值, 手征参数的增大使该极值向拓扑磁电极化率较小值方向移动; 手征参数对位移的影响虽基本上是单调性的, 但在某些情况中较为特殊, 如右旋圆极化波的GH位移在拓扑磁电极化率对位移增强阶段, 手征性也将增强位移, 而在拓扑磁电极化率对位移抑制阶段, 手征性也同时抑制位移.对拓扑绝缘体和手征介质界面GH和IF位移的研究, 为测量拓扑磁电耦合特性及手征电磁交叉极化性质提供了一种光学方法.

通过改变两个耦合混沌激光器反馈相位, 实现了两激光器之间信号的双向同步传输。两个激光器之间的部分透光的平面镜可以诱导延时和混沌动力学。数值模拟考虑延迟的激光器速率方程, 证明了两个激光器可以达到高质量同步。编解码的过程从信号改变两个激光器的反馈相位开始, 检测两个激光器中混沌载波光功率的差, 并与本地信号进行对比, 最终恢复发送者传输的数字信息。根据恢复出来信号的眼图, 可以看出该系统具有很高的传输质量。本方案中, 窃听者即使可以得到传输信号的差值, 也无法得知本地信号, 因此, 无法解调出发送者的信息, 系统的安全传输性能得以保障。

根据CCD侧向散射激光雷达(Clidar)及Mie散射理论,建立侧向散射光强分布与PM2.5浓度的关系模型,并分析测量误差。在研究过程中,搭建以波长为532 nm的激光器为光源、CCD为接收器的Clidar PM2.5浓度测量系统装置;将获取的侧向散射回波信号图与BAM-1020颗粒物监测仪记录的PM2.5浓度进行对比,建立高、低增益下各等级模型的关系式。将高、低增益各等级模型的PM2.5预测值与实际测量结果进行对比,得到各模型的平均误差、残差方差和综合偏差率统计量,并确定最佳反演精度模型的增益和等级i值。结果表明:当PM2.5浓度在0~70 μg m ^-3范围内时,高增益模型的反演精度高于低增益模型;对于高增益模型,S(20)模型的反演精度最高。