针对偏振复用—正交相移键控(PDM-QPSK)无中继光纤传输系统中的非线性损伤问题，文章重点研究了一种基于K最邻近(KNN)聚类算法的非线性补偿技术。通过计算测试数据到所有训练数据点的距离对测试数据进行分类实现了对光纤非线性补偿。研究结果表明，在112 Gbit/s PDM-QPSK 350 km色散管理无中继光纤传输系统中，基于KNN算法的非线性补偿技术能够有效地补偿传输光纤非线性引起的损伤。特别地，在系统误码率为10-3时，经KNN算法非线性补偿后输入端信号的光功率可提升约1 dBm。

可视化成像系统可以实现流场中扰动信息的捕获。针对光学纹影系统,分别从理论和实验上对比研究了流场中的三维超声扰动成像。因三维超声场在光传播方向上引起的流体介质密度变化不同,光波穿过密度变化的流场时,其相位累积变化使图像不能真实反映声场的扰动特征。线型栅的聚焦纹影系统因其线型栅会产生多刀口滤波的作用,故不能对流场中的三维超声扰动场实现完整成像。为了获得流场中的三维扰动特征,提出了采用环型源栅和刀口栅的改进聚焦纹影系统。结果表明:由改进聚焦纹影装置得到的图像扰动特征与实际流场中超声扰动特征相一致;结合图像重构技术,实现了流场中三维复杂扰动的重构。

针对超高压直流输电系统对光纤的特殊要求，研究了适用于超(特)高压直流输电测量和控制系统的几种特种光纤的主要性能指标。对光纤的芯层/包层直径、衰减值和最小弯曲半径等光学特性和阻燃等材料特性进行了研究，为寻找适用于超(特)高压直流输电测量和控制系统中不同应用环境且性价比较优的特种光纤提供了参考。通过实验分析得知，光纤的芯径越小，光纤在850 nm的衰减值越小。因而在超(特)高压直流输电测量和控制系统应用中，当数据传输量较大、对传输信号带宽有一定要求时，倾向于选择小芯径(约62.5 μm)的光纤；而对功率传输有要求时，则倾向于选择大芯径(约200 μm)的光纤。

在超高压直流输电系统的直流测量系统中，使用光纤代替电力线传输激光能量以驱动远端测量传感器，可以实现高低电压隔离和绝缘以及抗电磁干扰。针对在实际运行中远端测量传感器故障率较高的问题，通过研究传感器各功能模块的工作原理、结构特点以及薄弱环节，研制了一种改进型直流测量传感器。该传感器采用光伏电池最大功率点跟踪技术，优化了各模块的电路设计，提高了模块的集成度，也改善了器件的性能。现场测试结果表明，改进型直流测量传感器在测量精度及功耗方面均优于国外产品。此传感器能提高直流测量系统的精确性和稳定性。

针对导弹插拔机构不能快速准确动作的现状，提出一种以六自由度机器人为实验平台，通过视觉标定目标点的方法实现可靠插拔工作的新型控制模式。利用图像处理和摄像机标定等方法，获取插座位置信息，通过CPAC控制器完成位置信息的读取，并控制末端执行器可靠动作，最后通过实验验证这种方法的可行性，成功地完成插拔工作, 为导弹插拔机构的控制模式提供新思路。

基于 gyrator变换数值算法和计算全息理论提出了 gyrator变换计算全息图, 采用罗曼编码方法制作出了在不同变换角度下的 gyrator变换计算全息图并实现了相应的数字再现, 其再现规律与相关文献报道的 gyrator变换全息图的再现规律一致, 表明制作 gyrator变换计算全息图是可行的。在此基础上提出了一种新的计算全息编码方法即梯形等效面积编码方法, 该方法能有效提高在单个抽样单元中进行相位编码时的相位量化级数。应用该编码方法完成了傅里叶变换计算全息图的产生和数字再现的仿真实验,实验表明采用新型编码方法的离轴物体的计算全息图能实现零级衍射成像。采用新型编码方法也实现了 gyrator变换计算全息图的产生和数字再现的仿真实验。上述实验结果表明本文提出的新型编码方法是可行的和有效的。

提出了gyrator变换全息图, 利用gyrator变换快速算法模拟实现了gyrator变换全息图的产生和再现, 并研究了基于相移数字全息的gyrator变换全息图.在此基础上提出了采用正弦相位光栅实现光学图像加密的新方法.该方法利用gyrator变换在相空间的旋转特性, 将gyrator变换的角度、光栅的频率及光栅的旋转角度作为加密密钥, 并利用两个或两个以上的gyrator变换系统的级联实现图像加密, 增加了系统的安全性.依据相移数字全息进行的两个gyrator变换系统级联的仿真实验验证了该方法的可行性、有效性及其良好的安全性能.

为了研究gyrator 变换在光学信息处理中的应用，提出了一种采用两次快速傅里叶变换实现快速计算gyrator 变换的新算法。在量纲归一化条件下，研究了gyrator变换离散化过程，获得了空域、傅里叶变换域和gyrator变换域的采样间隔，形成了一种能避免尺度变换的算法。采用该算法进行了数值模拟实验，实验结果与相关文献中报道的计算结果一致。结果表明，该算法可以应用于gyrator变换的研究中。

为了研究1维平板掺杂光子晶体中电磁波的模式及其缺陷模特性，推导出1维平板掺杂光子晶体中电磁波的各个模式满足的条件，利用特征矩阵法计算出TE波和TM波各模式的缺陷模随模式量子数和平板厚度的变化规律，得出了一些不同于1维非受限掺杂光子晶体缺陷模的新特征。结果表明，电磁波的模式由模式量子数确定，缺陷模与模式量子数和平板厚度有关。