针对水下无线光通信(UWOC) 中海水信道的衰减特性和系统自噪声对调制性能的影响, 提出了一种改进的 Gardner 定时同步算法, 建立了基于偏移正交相移键控(OQPSK) 调制的 UWOC 系统模型, 仿真分析了 OQPSK 调制系统中水质和传输距离对误码率(BER) 性能的影响规律。结果表明, 与正交振幅调制(QAM)、四相相对移相键控(QDPSK)、开关键控(OOK) 调制的系统相比, 当系统 BER 达到 10-3 时, 采用 OQPSK 调制可分别获得 2.2、4.4、6.2 dB 左右的增益。与 OOK 调制相比, 采用 OQPSK 调制可获得 2.3～8.2 m 的距离增益。在衰减较大的水下信道中, 提出的 Gardner 算法较好地改善了 OQPSK 调制信号的同步性能, 与传统算法相比, BER 明显降低, 可获得约 12.5～14.2 dB 左右的增益。

为了提升系统误比特率, 减小基线漂移以及海水信道的吸收散射等特性对光信号产生的影响, 采用了基于水下发光二极管(LED)光通信系统的低密度奇偶校验码(LDPC)-里所(RS)级联交织码方案, 在模拟水下LED光通信实验系统的情况下, 分析码字方案中RS码、LDPC码以及交织参量对系统误比特率性能的影响, 得到了级联交织码方案的优化参量, 并进行了实验模拟验证。结果表明, 优化后的级联交织码系统与未编码系统、RS码系统、LDPC码系统相比分别可获得3.8dB, 2dB, 1.2dB的增益, 可有效提高系统的误比特率性能。该研究为提高水下无线光通信系统的可靠性提供了参考。

光信号在海水信道中传输时, 受其散射影响导致多径传输, 使接收到的信号发生时域展宽。分析了水下无线光传输的散射特性, 利用蒙特卡洛统计方法, 仿真了激光冲激信号在近海海水中的时域展宽特性; 通过拟合不同脉宽的光信号, 得到了近海海水中无线光传输的时域展宽模型。结果表明, 在近海中冲激信号的时域展宽随传输距离的增加而快速增加, 在一定范围内为高斯函数, 且近海中光信号的传输距离与传输速率呈指数衰减的关系。

海水信道的衰减特性影响着激光信号的传输距离以及接收光功率。文章根据海水的光学特性, 分析了激光在海水通信信道中的衰减特性, 利用蒙特卡洛方法模拟激光在海水信道中的传输过程, 得到了不同传输距离对接收光功率影响的仿真图。同时利用高斯函数对仿真结果进行了曲线拟合, 得到了一定海水杂质浓度时, 海水中激光传输距离及任意位置与接收功率之间的理论模型, 从而可快速得到一定传输距离下, 任意接收位置的接收光功率, 为将来水下激光通信接收系统的设计提供了理论依据。

目前基于白光LED(发光二极管)的室内可见光通信信道模型的研究主要集中于理论分析, 因此信道特性对系统性能的影响还不明确。文章首先分析并优化了室内白光LED通信信道理论模型, 并在此基础上研究信道编解码算法, 通过Simulink软件搭建信道模型和可见光通信系统来分析信道编码对系统性能的影响, 得到了适合可见光通信系统信道特性的信道编码方法。

从吸收光谱的测量原理出发,利用光子晶体光纤的空气孔增加光与物质的作用率,提高气体吸收灵敏度。提出一种基于光子晶体光纤的气体传感系统实验方案。实验中通过测量接收端的光功率,根据光功率与气体浓度的关系式推算出气体的相对浓度,实现气体检测。实验结果说明该实验方案提高了气体检测的灵敏度,可作为气体检测的一种有效方法。

文章研究了λ/4波片-λ/2波片-λ/4波片(QHQ)型方位角控制偏振控制器的控制算法，通过仿真实验验证了该算法的遍历性。分析研究了QHQ型偏振控制器的波片方位角误差和输入波长误差对偏振态转化精度的影响，并进行了仿真。误差分析结果对研究偏振控制器的误差补偿以及提高偏振控制器的精度具有指导意义。

文章研究了45°-0°-45°相位延迟型偏振控制器的控制算法，对相位延迟量引入的误差进行了分析，并通过仿真得到输出偏振态的方位角误差和椭率角误差与延迟量误差之间的关系。结果表明，延迟量误差对该偏振控制器输出偏振态的椭率角误差的影响小于对方位角误差的影响。还分析了入射光波长误差导致的延迟量误差对输出偏振态精度的影响，仿真结果表明，45°-0°-45°相位延迟型偏振控制器是对波长敏感的。

文章介绍了复合重要抽样的基本理论，针对一阶偏振模色散模拟器仿真的不同配置，讨论了重要抽样的不同的偏差分布。仿真结果证明，采用复合重要抽样技术，不但可以获得概率为10-17的极小概率事件，与传统的蒙特-卡洛仿真方法相比，还大大提高了仿真效率。同时，通过对比重要抽样中不同的偏差分布函数的仿真结果，给出了不同系统配置所选取的不同的偏差分布。