微波光子学频率测量技术利用光学结构和技术产生、操纵、传输和测量高速微波射频信号，将光子学的高带宽、高复用、低损耗与微波技术的高精细、灵活性和易调控等优势相融合，能够大幅提升现有动态频谱监测系统的性能，在电磁空间安全防护、雷达、高速通信等领域具有显著的优势和应用前景。本文概述了微波光子学频率测量技术的研究进展，对比了包括频谱分析型、功率映射型和信道型等3种微波光子学频率测量技术的测频速度、测频精度等关键指标，并论述了基于光学啁啾链瞬态受激布里渊散射效应的微波光子频率测量技术研究工作。

为了解工频电磁环境和优化高压电气设备，提出一种基于布拉格光栅的全光纤电场传感器。该传感器探头是一个刻有光栅的光纤悬臂梁，并在光纤表面涂覆多层聚酰亚胺树脂。由于聚酰亚胺的介电特性，在工频电场的感应下传感器会产生动态极化现象。在时变电场力的作用下，光纤悬臂梁发生周期性摆动，从而调制光纤光栅的布拉格波长。光栅布拉格波长的最大变化量与电场强度的大小呈正比。将激光器波长设定在光栅反射谱边沿上，通过测量光栅反射光功率的大小实现对工频电场强度的测量。传感器特性的实验评估与实际工频电场的测量证明，该传感器具有很高的灵敏度，能在1~4 kV 电压范围内高精度地检测出高压工频电场强度，验证了该工频电场测量方法的可行性。

介绍了一种用于测量工频电压的以Y切Z传钛扩散LiNbO3基底直波导作为敏感元件的光学电压传感器，直波导电压传感器利用Pockels效应，将直波导的固有相位差调整至接近[π2]，在不需要加1/4波片的条件下实现工频电压的线性传感。利用直波导可以直接耦合进光纤的特性，全部器件采用光纤连接，大大减少了光路空间，提高了光路的稳定性。分析了这种电压传感器的工作原理与输入输出特性，并对100~3000 V的工频电压进行了测量。初步研究了其温度特性，在-40 ℃~60 ℃的温度范围内，变比误差达到5.29%。根据理论与测量分析，这种电压传感器可以用于工频高电压的测量。

在10 Gbit/s以上的光纤通信系统中,偏振模色散的影响已不可忽略。它可以引起信号脉冲的展宽,使接收系统的误码率上升。分析了偏振模色散引起的脉冲展宽对接收灵敏度及接收信号频谱的影响, 并进行了实验验证。对进行偏振模色散的自动补偿具有重要意义。

分析并通过实验验证了光纤通信系统中偏振模色散引起的脉冲展宽对接收信号频谱的影响，在此基础上提出了一种偏振模色散的补偿技术。在10 Gbit/s的传输线路中实现了一阶偏振模色散（PMD）的自动补偿。

用PIC粒子模拟方法研究了充中性气体相对论返波管的物理机制,成功模拟了电子束碰撞充入返波管中的中性气体电离产生等离子体的过程,在电子束传输的路径上形成离子通道,有效中和电子束径向空间电荷力,有利于电子束的传输及束波相互作用产生微波.增加中性气体密度,返波管的输出频率明显上移,其辐射的功率和效率比相同的真空器件也有明显的提高.