为了提升光载射频传输链路的链路增益以及传输距离, 采用了L波段的超长分布式2阶喇曼放大器结构对光信号进行放大。从理论上对分布式2阶喇曼放大器以及光载射频传输链路的原理进行了解释, 利用信号光、1阶抽运光、2阶抽运光以及噪声之间的耦合方程组分析了它们之间的关系, 并且得到了基于超长分布式2阶喇曼放大器的光载射频传输系统的1阶射频信号增益。通过数值仿真以及系统实验得到了抽运功率大小对超长分布式2阶喇曼放大器的开关增益的影响、光载射频传输系统在0GHz~7GHz范围内的频率响应及其射频增益以及该光载射频传输链路在应用超长分布式2阶喇曼放大器后的相位噪声情况。结果表明, 光载射频传输在超长分布式2阶喇曼放大器的作用下获得了28.1dB的链路增益, 在距离为80.94km的光链路上实现了近似无损传输, 射频信号开关增益与射频信号频率无关。该研究在光载射频链路的长距离传输中有重要的应用价值。

利用石墨烯优越的光学性能, 构建了基于全光纤结构的石墨烯电吸收调制器。设计了调制器的结构, 并进行了仿真和实验双重研究。首先, 根据石墨烯的光学可调特性研究了其化学势和介电常数之间的关系。接着, 基于全光纤结构设计了石墨烯电吸收调制器, 并分析了它的整体有效折射率和化学势的变化关系。对提出的光纤石墨烯调制器进行仿真分析, 并与传统半导体电吸收调制器进行对比, 实现了一个全光纤结构的石墨烯调制器。对实现的调制器进行了系统的性能测试。结果显示: 仿真的四层石墨烯的全光纤电吸收调制器的调制效率可以达到0.233 dB/mm, 在12.9 mm的长度上可实现0.2 V的摆动电压。实验测试验证了提出的全光纤石墨烯调制器的可行性; 但受实验条件的限制, 其半波电压约为120 V, 3 dB调制器带宽为100 MHz。与传统石墨烯波导调制器相比, 提出的调制器显示了半波电压小, 调制效率高, 尺寸小, 同时具有低的插入损耗低等优势, 适合在未来全光纤RoF系统应用。

为了减弱基于水面声光耦合的光纤水听器水面波动对解调信号造成的幅度衰落, 采用了利用检测信号臂光强度信息补偿解调信号幅度的方法。从理论上推导了该方法修正解调信号的过程, 并对该过程进行了数值仿真, 同时实际搭建光纤水听器探测系统, 利用π/2相位解调法对水面恒定振动信号进行了实验验证。结果表明, 相比原始解调信号, 修正后的信号幅度基本稳定, 幅度值整体提高5dB, 解调信号失真度减小, 相位噪声得到抑制, 信噪比得到提高, 可辨认信号时间长度扩展为原来的3.5倍。该方案能有效克服由水面波动引起的解调信号衰落现象, 信号质量得到优化, 系统抗波浪解调能力得到提高。

马赫-曾德尔电光调制器的偏置点控制是光载射频传输链路中一项十分关键的技术。为了分析马赫-曾德尔电光调制器偏置点抖动控制对射频信号的影响，用贝塞尔级数展开再进行频谱分析的方法对系统输出信号成分进行了理论分析，设计了马赫-曾德尔调制器任意点控制系统并进行了实验验证。用MATLAB进行仿真后可知，在输入射频功率为18dBm时，抖动信号幅度需小于45mV，2次射频信号对抖动信号引起的频率分量抑制比才能大于20dB；而在输入射频功率为10dBm时，这个幅度要小于19mV。改变抖动信号幅度进行实验，得到2次射频信号对抖动信号引起的频率分量抑制比与仿真结果误差始终保持在3dB~32dB左右。结果表明，马赫-曾德尔电光调制器工作在线性偏置点时，抖动信号引起的频率分量是可以忽略的；但将调制器偏置控制在最低偏置点时，对射频信号的影响不可忽略。

星载和机载远距离目标的高分辨成像一直是科研人员不断追求的目标，为了突破远距离光学系统孔径衍射受限的问题，国内外先后发展了多种激光成像雷达技术。着重介绍了基于“点发射、面照射、点接收”工作模式来实现远距离目标高分辨成像的四种激光成像雷达基本原理，给出了这几种类型激光成像雷达的国内外实验和工程化进展程度，并进行了相应的比较。

提出了一种基于双通道马赫曾德尔调制器(DPMZM)调制边带滤波的微波光子移相器。在双通道马赫曾德尔调制器的结构中，在一路马赫曾德尔干涉仪上实现抑制光载波的双边带调制输出，而在另一路马赫曾德尔的相位调节臂上通过调节偏置电压实现光载波信号的光学移相，两路光信号经过干涉合路后由光纤布拉格光栅(FBG)滤除其中一个一阶边带，最后输入到光电探测器(PD)进行光电转换得到移相的微波信号。实验结果表明，基于DPMZM调制边带滤波的微波光子移相器具有传输特性稳定、输出幅度波动小的优点。该结构还具有相移调节响应速度快、应用频带宽以及移相范围大于360°等特点。

为了校准光纤光栅水听器的灵敏度, 开展了光纤光栅水听器灵敏度校准技术研究.本文首先介绍了光纤光栅水听器的工作原理；其次, 采用可调谐激光器和带工作点控制的强度调制法, 实现了光纤光栅水听器的信号解调和稳态测量；在此基础上, 利用比较法建立了一种光纤光栅水听器校准系统, 校准频率范围为20 Hz～10 kHz；最后, 在该频率范围内对采用等效相移布喇格光栅研制的一只光纤光栅水听器的灵敏度进行了校准, 对系统的测量不确定度进行了估算.结果表明, 该系统可准确校准光纤光栅水听器的灵敏度, 扩展不确定度为0.9 dB(k=2).

设计了一种基于角度多普勒分辨的接发同轴反射层析激光成像雷达系统，给出了基本成像原理和数学表达，相应分析了目标横向距离分辨率和单个角度采样时间的关系。并在实验室平台上模拟远场衍射传输，获取探测目标的角度多普勒分辨的反射投影图，采用滤波反投影算法实现目标横截面图像重建。此方法采用相干外差探测，可以大大提高雷达接收信号灵敏度，同时不涉及光频空间相位和时间相位，成像中没有相位匹配过程，降低了实施技术难度，具有一定的实际意义和使用价值。

针对干涉型光纤传感器信号传感的原理特点，本文提出了一种光正交外差解调技术。该方法使用可调光纤延时线进行传感光信号延迟的精确调整以实现正交外差解调，从而减少了光电探测器的低频噪声影响。与常规的外差解调技术相比，提出的解调结构方案消除了电子移相元件所带来的额外电子噪声与环境温度变换引起的相位漂移。通过压电陶瓷环谐振特性测量实验，表明了提出的基于光正交外差的干涉型光纤传感器解调技术可以有效地进行干涉振动信号的解调，实验取得的最小可探测相移量可达到 9.2×10-5 rad。

反射层析激光成像雷达只能获得目标的二维轮廓像，不能对平面目标进行成像。报道了聚束模式下的非相干合成孔径激光成像雷达实验，在这种成像模式下，可以对二维平面目标进行图像重构。采用侧视观察的模式获取目标的角度距离强度信息，然后通过滤波反投影实现平面目标的图像重建，并进行了计算机仿真，证明了实验结果的正确性。该系统作为非相干合成孔径激光雷达的一种，实现了区别于目标轮廓的二维成像，具有一定的实际意义和使用价值。