为进一步提高无线紫外光通信网络的信息传输质量和网络性能，提出了一种新型无线紫外光协作通信网络，网络中各节点采用解码转发方式，设定各节点优先级，从而实现了网络节点实时转发的协作策略。仿真分析了有无缓存设置和有无协作条件下无线紫外光通信网络的归一化吞吐量、各节点平均时延等性能。仿真结果表明：无缓存设置时，随着数据帧传输成功率的增加，高优先级节点一直有较高的归一化吞吐量，而低优先级节点数据帧丢失，归一化吞吐量下降；有缓存设置时，随着缓存的增加，各节点归一化吞吐量均有所增加；与无协作相比，有协作的紫外光通信网络具有更高的节点归一化吞吐量和平均时延。

在无线紫外光通信网络中, 采用与其相适应的有效组网方法可以进一步提高信息传输质量及网络覆盖范围等网络性能。提出了一种新型无线紫外光协作通信组网方法; 基于无线紫外光协作网络模型, 设计了网络节点协作通信策略; 研究了多中继环境下的放大转发和解码转发方式; 仿真分析了采用不同中继转发方式时, 紫外光协作网络的误码率、通信范围、发射功率以及其网络性能增益, 仿真结果验证了理论分析的正确性。研究结果表明, 多中继协作通信可有效提高无线紫外光通信网络性能; 相同误码率条件下, 采用放大转发和解码转发的紫外光协作组网的通信范围明显优于非协作网络, 且所需的发射功率更小; 解码转发方式优于放大转发方式; 协作通信节点数越多, 无线紫外光协作通信网络的通信范围越大。

测量范围的拓展对提升基于偏振特性的光纤压力传感系统的实用性有着重要意义。以拓宽测量范围并保持原有传感灵敏度为目标，提出了一种基于斯托克斯多参量融合的传感方案。通过理论仿真得到传感头目标偏振轴。利用偏振控制器，压力装置和偏振检测计，在实验中得到了线性度为99.8%、灵敏度为0.1938 N^-1、测量范围为28 N的传感性能，多参量融合方案的测量范围比单参量测量方案提高了5倍。实验结果与理论预期吻合较好。所提方案可以大幅度提升基于光纤偏振特性的传感系统的性能并扩展了其实用价值。

针对大气湍流影响下的地-空斜程逆向调制无线光(FSO)通信问题,基于三层高度谱模型对逆向调制斜程链路下的光强闪烁进行研究,推导弱湍流下大气湍流衰落系数的概率密度函数表达式,在此基础上深入研究系统的平均中断概率、平均误码率和平均信道容量,分析天顶角、湍流强度以及接收孔径大小等因素对系统通信性能的影响。研究结果表明,在低信噪比和长距离通信的情况下,适当增大接收机孔径,地-空斜程逆向调制无线光通信系统依然可以保持较好的通信性能,随着天顶角和近地大气折射率结构常数的减小,湍流对斜程通信链路的影响也有明显减弱。

入射光偏振态的选择对基于偏振特性的光纤压力传感系统性能有着重要影响。以提高传感灵敏度和线性度为目标,提出了一种基于Muller矩阵的简单快速的最佳入射光偏振态优化方案,取代传统的偏振态“盲调”,利用基于压电陶瓷的挤压装置和偏振检测计,在实验中获得了灵敏度为0.2410 N -1、线性度为99.9%的最佳传感性能,实验结果与理论预期吻合较好。所提方案可以大幅度提高基于光纤偏振特性的传感系统的性能并扩展其实用价值。

给出了由于偏振演化引起的偏向角与量子误码率(QBER)关系，仿真了不同波长的单参考光和同一偏振态(SOP)的双参考光在不同距离上对单SOP 的信号光进行补偿时的偏向角分布，对于偏振编码的量子密钥分发(QKD)系统，提出了使用SOPs非正交的双参考光并通过在庞加莱球上跟踪双参考光的中间SOP对光量子进行偏振补偿的具体策略，最后仿真验证了该策略的可行性。

研究了局部压力条件下光纤光栅偏振相关损耗(PDL)的光谱表征。针对次峰现象，详细研究了压力幅度、受压长度和受压位置对次峰产生条件的影响。采用传输矩阵法进行了数值模拟，理论分析和数值仿真显示，受压长度对次峰随压力变化的幅度和波长位移灵敏度有重要影响。在不同的受力长度下，产生次峰需要的受力幅度不同。该研究对利用PDL次峰进行传感具有很好的理论指导意义。

偏振补偿是偏振编码量子密钥分发(QKD)系统的一项关键技术。介绍了利用偏振控制器和双向光路进行偏振补偿的基本原理，简述了偏振编码的QKD 系统中常用的光纤信道偏振补偿方案，包括双向光路偏振补偿方案，中断式偏振补偿方案，时分复用(TDM)偏振补偿方案和波分复用(WDM)偏振补偿方案。

在基于偏振编码的BB84协议的量子密钥分发(QKD)系统中，偏振控制系统是关键的一个环节。为了能够高效快速地恢复并稳定因光纤链路抖动以及环境温度变化等因素而受损的偏振态，分析了电动偏振控制器（EPC）的性能，引入了旋转矩阵作为偏振控制器的Müller矩阵，提出了规避盲区的策略，设计了非理想情况下的实时偏振控制算法。该算法在局部控制过程中只使用两个控制自由度即可完成期望输出的偏振态，极大地提高了控制速度。仿真结果验证了算法的可行性。

偏振控制器（PC）是实现偏振控制算法的重要器件，也是量子密钥分发系统中的重要组成部分。提出了一种利用挤压器的相位与偏振态轨迹的旋转轴之间的关系来分析挤压型偏振控制器“极地盲区”问题的新方法。从理论上分析了此类偏振控制器的控制原理，推导出挤压器上相位变化与它的偏振态轨迹旋转轴之间相互影响的规律。基于以上特性，进一步分析了两个光纤挤压器级联的偏振控制器的“极地盲区”现象，即只有在极个别的输入偏振态才能实现任意偏振态输出，绝大多数的输入偏振态都有不能到达的区域。通过仿真和实验结果对比验证了理论分析的正确性，提出的一种规避盲区的偏振控制算法设计思路，可减少偏振控制的可变自由度。