针对现有光空间调制传输速率和频谱效率低的问题，提出了一种超奈奎斯特速率光空间脉冲位置调制（OSPPM-FTN）方案。推导了Gamma-Gamma湍流信道下该方案最大似然检测时的平均误码率上界，并与已有光空间脉冲位置调制（OSPPM）系统进行了性能对比。在此基础上，针对OSPPM-FTN发送信号的特点，提出了一种多分类神经网络（MNN）信号译码器，以大幅降低计算复杂度。最后，采用蒙特卡罗方法进行了仿真。结果表明，随着加速因子的减小，所提系统的频谱效率和传输速率有明显提升，其代价是信噪比（SNR）损失。当加速因子为0.9时，相比于传统（4，4，4）-OSPPM，所提系统的频谱效率和传输速率分别提升了17%和5.5%，SNR损失仅为1 dB。同时，采用MNN译码器可逼近最大似然最优译码性能并降低其计算复杂度，当探测器数目为8和16时，计算复杂度分别降低了69.75%和89.95%。

针对传统天线选择算法在完全广义空间调制（FGSM）系统中运用会出现局限性且误码性能不理想等问题，提出一种基于皮尔逊（Pearson）相关系数的选择算法，其基本原理是根据不同位置的光电探测器与发光二极管组合之间的Pearson系数相关性进行天线选择，能够提升FGSM系统性能及扩大使用范围。结果表明：当误码率为10^-3时，在发射天线数量为4、调制方式为脉幅调制的情况下，FGSM系统的传输速率相较于广义空间调制增加了1 bpcu（bit per channel use）；采用基于Pearson相关系数选择算法后的完全广义空间调制-多输入多输出（FGSM-MIMO）系统相较于随机选择算法所需信噪比改善了5.1 dB，相较于最大范数选择算法改善了0.8 dB。综上所述，在同一时刻发送相同信息的情况下，基于Pearson相关系数选择算法的FGSM-MIMO系统在光空间通信领域具有更好的发展前景。

为了提高现有光空间调制系统的频谱效率，提出了一种在同相和正交域同时激活多根发射光学天线分别传输调制信号的实部与虚部的光广义正交空间调制（OGQSM）技术。该技术将调制符号扩展到同相和正交域，使得系统在空间域可以携带更多的比特，从而提高了系统频谱效率和误码性能。采用适用于所有湍流状态的Malaga湍流信道，分析了OGQSM系统在大气湍流、指向误差和路径损耗联合作用下的系统误码性能。蒙特卡罗仿真结果表明：与现有的光空间调制技术相比，所提出的OGQSM技术能够获得更好的频谱效率和误码性能，且接收光学天线数量与系统误码性能存在正相关关系，指向误差和大气湍流强度与系统误码性能存在负相关关系。

为使空间振幅调制偏振光谱仪对系统误差具有最小的灵敏度，以测量矩阵条件数作为目标函数，采用遗传算法对仪器调制模块中双复合光楔晶轴方位角和偏振片方位角的优化组合进行仿真分析，并给出了相应的最优角度组合。以偏振度测量精度为评价函数，在给定的器件误差范围内，对多种不同角度组合设置进行仿真实验。仿真结果表明，当仪器角度参数组合的测量矩阵条件数为1.733时，偏振度测量精度优于0.01的概率为98%，比测量矩阵条件数为1.966和3.257的角度参数组合的概率分别提高了23%和64%。该研究为空间振幅调制偏振光谱仪元件参数设计与选取提供了理论依据。

太赫兹（THz）技术在下一代移动通信技术、雷达成像技术、物质波谱识别、大气遥感和射电天文学等领域有着广泛的应用前景，其中，能够主动调控太赫兹波幅度、相位和频率等特性的调控器件已成为影响太赫兹技术实际应用的关键器件之一。空间光太赫兹调制器（STM）作为一种典型的空间型波前调控器件，在波束偏转、波束扫描、特殊波束赋形，甚至相控阵技术等方面有着重要的应用。总结、分析和归纳了近年来电控STM和光控STM的主要研究进展，重点介绍了实现技术更简单、工艺成本更低的半导体基全光STM。详细总结了这种全光STM的调制机制和计算模型，系统总结了基于全光STM实现的太赫兹功能器件以及在太赫兹成像技术中的最新研究进展，讨论了全光STM存在的局限，并针对改善调制效率、降低器件插入损耗、提高激光利用率等方面提出多种新型器件结构。最后，对全光STM未来的发展趋势进行了展望。

空间调制型偏振检测技术是利用微偏振片阵列、角向或径向偏振片、涡旋波片等器件对光强分布进行空间调制以实现偏振信息测量的一种技术，具有光路结构简单、稳定性好、测量速度快、精度高等优势，在目标探测识别、工业及生化检测等领域具有重要应用。首先，对各种空间调制型Stokes矢量和Mueller矩阵偏振检测技术的工作原理、技术特点进行综述分析；然后，对近年来发展迅速的基于涡旋波片的空间调制型偏振检测技术进行详细阐述，重点对基于涡旋半波片和1/4波片的Stokes偏振仪、基于双涡旋波片的Mueller矩阵偏振仪的工作原理、检测效果和误差校准等内容进行介绍；最后，对空间调制型偏振检测技术的主要发展趋势进行展望。

基于空间振幅调制的偏振测量技术，通过由复合光楔和检偏器组成的偏振调制模块将入射光偏振信息调制到空间维，再结合色散模块能够在单次测量中同时获取目标的偏振信息和光谱信息。首先，介绍了系统测量原理，推导出系统调制和解调方程。然后，通过对解调方程的分析，证明了系统具有区分不同偏振态入射光的能力，评估了检偏角对测量结果的不确定度和系统调制效率的影响。最后，给出了系统空间维和光谱维的定标方法，利用系统原理样机进行了偏振测量实验。实验结果表明，系统偏振度测量误差小于0.060，斯托克斯参数Q、U、V的测量误差分别小于0.052、0.035、0.057，测量结果说明了理论分析的正确性。

为提高室内可见光通信系统传输性能, 提出一种基于广义空间调制技术(GSM)的无载波幅度相位(CAP)-数字脉冲间隔调制(DPIM)混合方案。该方案基于空-时域联合思想, 在信号域内将CAP信号加载到DPIM时隙脉冲上构建混合调制信号, 在光空域内通过GSM技术同时激活多根天线进行信息传输。推导了可见光高斯信道下GSM-CAP-DPIM混合系统的误帧率理论表达式, 仿真验证了解析式的准确性, 探究了不同空时域参数选择对系统误帧性能的影响。实验结果表明: 频谱效率相同时, GSM-CAP-DPIM混合系统的可靠性优于传统混合调制系统。

针对传统光空间调制(OSM)传输速率低、发射天线数必须是2的整数次幂等缺陷，提出了一种光广义空间调制(OGSM)方案。该方案通过同时激活多根发射天线并结合多相制调制方式来提高传输速率。在此基础上引入基于范数的天线选择算法，在可见光通信(VLC)情形下，通过选取信道范数最大的子信道传输信息，降低了信号间干扰，改善了误码性能。利用分段式界理论推出了多输入多输出(MIMO)信道下的误码率理论上界。结果表明：当误码率达到10^－4时，采用基于范数的天线选择算法，光广义空间调制系统信噪比提升了3.1 dB；与3根接收天线的方案相比，4根接收天线的方案信噪比减少了8.4 dB。当误码率达到10^－3、激活天线数为2根时，正交振幅调制、脉冲振幅调制、正交相移键控与二进制相移键控相比，传输速率按每信道比特数计都增加了2，信噪比分别增加了0.7 dB、3.2 dB、5.1 dB。总之，通过增加调制阶数和接收天线数，光广义空间调制系统提升了传输速率，改善了误码性能。