将混沌激光作为激光光源，利用混沌互相关信号具有类delta函数的特性，结合等角型扇形光束扫描技术实现了对组织仿体中异质物的尺寸、位置、光学特性和结构重建。等角型扇形束扫描系统包含1个准直混沌光源和2个光电探测器。准直后的混沌激光穿过组织仿体被光电探测器接收，通过混沌光源和光电探测器同步旋转，获取不同角度下出射光的时域信息；对出射光与参考光进行互相关运算，提取互相关峰值，得到光在组织仿体内的衰减信息，通过异质物与仿体背景衰减系数的对比，实现对组织仿体内异质物的检测。根据光在仿体中散射和吸收引起的衰减规律，建立了混沌信号互相关峰值作为投影数据的理论模型，采用滤波反投影算法实现图像重建。结果表明，基于混沌激光的等角型扇形束扫描成像方法有较高的检测精度，能够区分不同衰减系数的异质物。

通过混沌相关光纤环衰荡传感系统实时监测氧化石墨烯沉积过程，并采用氧化石墨烯功能化锥形光纤作为传感元件对血红蛋白传感进行了实验研究。通过实时监测氧化石墨烯对锥形光纤功能化过程中衰荡时间的变化，分析了功能化过程中锥形光纤表面羟基化、硅烷化和氧化石墨烯沉积对光传输损耗的影响。通过扫描电子显微镜对氧化石墨烯功能化锥形光纤效果进行检测。研究了不同浓度的氧化石墨烯功能化锥形光纤作为传感元件时对血红蛋白传感灵敏度的影响，实验结果表明：与未功能化锥形光纤相比，使用氧化石墨烯功能化锥形光纤进行血红蛋白传感，灵敏度提高了一个数量级。在功能化过程中，氧化石墨烯浓度将影响功能化后锥形光纤的传感灵敏度，且随着浓度的增加传感灵敏度增强。该研究成果有望在生物传感领域得到应用。

本文基于Peregrine孤子, 数值研究掺铒光纤环形腔中呼吸脉冲的产生及其演化特性。Peregrine孤子是一个具有时空局域性的高峰值单脉冲。由于背景波与孤子的相互作用, Peregrine 孤子在单模光纤中传输发生分裂。为了产生长距离传输的高峰值脉冲, 就需要消除背景波。本文采用掺铒光纤环形腔的方案来消除背景波的影响。掺铒光纤环形腔由单模光纤, 掺铒光纤和光纤耦合器组成。通过控制环内单模光纤和掺铒光纤长度, 使腔内色散达到近零色散, 实现色散管理。研究表明, 由于呼吸脉冲的峰值强度与Peregrine孤子的初始输入有关。为了获得高峰值的呼吸脉冲, 选取Peregrine 孤子在最大激发位置处的脉冲作为光纤环的初始输入。在光纤环的作用下, Peregrine孤子在近零色散环形腔中可以产生长距离传输的高峰值呼吸脉冲, 而背景波逐渐演化成小的旁瓣脉冲。另外, 高峰值呼吸脉冲的传输特性与色散、非线性和小信号增益有关。净腔色散在［-0.001?0,0.003?7］ ps2范围之内, 可以产生长距离传输的高峰值呼吸脉冲。随着非线性系数的增加, 呼吸脉冲的峰值强度增加, 峰值振荡频率加快, 振荡幅度也增加。当非线性系数增加到一定程度, 局域呼吸脉冲逐渐形成。而小信号增益越大, 呼吸脉冲的峰值强度越高, 但振荡幅度和振荡频率影响较小。

对光注入情况下混沌光纤激光器的输出特性进行实验研究。混沌光纤激光器采用环形腔结构,利用光纤的非线性克尔效应产生混沌激光。主激光器产生的混沌激光通过光隔离器和光纤耦合器注入到混沌掺铒光纤激光器实现外光注入。将主激光器产生的不同功率的混沌信号注入从激光器,研究光注入后从激光器混沌信号时序、频谱、自相关以及稳定性与复杂度等特性。结果表明,光注入后的混沌信号时序随机且幅度频数呈高斯分布,频谱无明显的周期特性,自相关特性优良。光注入掺铒光纤激光器混沌输出在保证混沌源高复杂度的同时提高了混沌源的稳定性。

对混沌激光在放大过程中的随机特性进行了实验研究。基于光纤中的非线性克尔效应，通常采用环形腔结构来产生混沌激光。通过控制泵浦源电流实现了不同功率混沌激光的输出，并利用掺镱光纤放大器进行放大。然后，利用排列熵、偏度和峰度对混沌激光放大过程中的随机特性进行了定量分析。结果表明：排列熵随光纤放大器泵浦电流的增大而减小并趋于一个稳定值；在排列熵相近时，偏度和峰度随光纤放大器泵浦电流的增大呈先增大后减小的趋势，即放大过程中混沌激光的随机特性先减小后增加。

利用混沌激光实现一定浓度脂肪乳液中异质物大小和位置的光学检测,实验采用混沌激光作为光源,并将光信号分为两路,一路信号用于探测脂肪乳液中的异质物信息,另外一路直接经过光电探测器作为参考信号,将两路光信号由光电探测器接收,通过信号处理系统进行互相关,分析混沌激光的互相关峰值信息,可得到异质物的大小和位置信息; 通过混沌激光实现异质物信息分析的理论模型,建立混沌相关信号峰值信息与异质物大小和位置之间的关系,并且通过实验验证。结果表明：采用混沌互相关法可以对异质物大小和位置坐标进行探测。

利用混沌激光互相关峰值实验实现了脂肪乳液内部异质物的检测。在脂肪乳液内放置异质物,以自相关函数具有delta函数特征的混沌激光作为光源,将混沌激光分成两路,一路入射到带有异质物的脂肪乳液内,通过脂肪乳液后经光电探测器接收、输出后作为探测信号;另一路经光电探测器输出,作为参考信号。将混沌激光参考信号与经过脂肪乳液的混沌激光进行互相关,混沌激光的互相关峰值反映了脂肪乳液及其内部异质物的光学信息。结果表明,混沌激光相关检测法具有很强的抗干扰性。

实验研究了混沌激光通过脂肪乳液的时间点扩展函数(TPSF)的特性。采用混沌光作为光源，利用混沌信号的相关函数具有delta函数特性的特点，将探测到的信号与原始信号作互相关运算，提取出测量系统的TPSF。实验中通过增加脂肪乳液的浓度,使其散射系数增大，保持吸收系数不变,得到混沌光穿过不同浓度脂肪乳液的TPSF,从获得的TPSF中提取出差分路径长度因子(DPF)，定性地分析脂肪乳液的光学特性。实验结果表明，随着脂肪乳液浓度的不断增大，两路信号的相关度不断减小，DPF与脂肪乳液的散射系数呈正相关。