对高能量掺镱激光器进行腔外压缩，是获得高能量少数周期脉冲的重要方式。通过数值模拟研究了单脉冲能量为250 mJ，波长为1 030 nm的高能量掺镱激光器通过固体多薄片介质进行非线性脉冲压缩的过程，及介质周期、厚度对频谱展宽的影响。在优化频谱展宽条件的过程中发现，不超过介质损伤阈值的情况下，固体薄片组的周期和厚度对频谱展宽具有正向影响。通过选取合适的介质厚度及周期，激光频谱通过熔融石英介质进行展宽，最终输出的光谱带宽达229 nm，补偿色散后，激光脉冲由500 fs压缩至16.2 fs，压缩比达到30。研究结果为实现高能量激光脉冲的非线性压缩提供了理论参考。

提出一种基于单相机的偏振谱域光学相干层析方法。该方法基于全单模光纤光路，使用宽带光源实现微米纵向高分辨率成像性能。通过硬件和软件两方面对系统色散进行矫正补偿，提高系统的实际分辨率。为实现样本偏振态的测量，入射至样品表面及参考臂的光偏振态由偏振片和四个偏振控制器进行调制。此外，利用偏振片在不同时间的通道切换实现两正交通道光谱信号的分时探测。根据得到的正交光谱信息，计算重构样品强度图和相位延迟图。该系统成功实现了单相机的偏振OCT测量，通过获取离体生物组织的强度图和相位延迟图验证了系统的成像能力。该方法为实现小型化在体高分辨偏振成像打下基础。

为探究光强度调制/直接检测系统中神经网络非线性均衡器的最优结构，实现更优的光通信性能，通过搭建20 km的112 Gbps 四电平脉冲振幅调制无色散补偿的光传输系统，分析了多隐藏层循环神经网络均衡器在该系统中的误码率及算法复杂度性能。结果表明，在同一误码率阈值下，增加隐藏层层数可有效降低单个隐藏层中神经元的数目，从而降低均衡器的算法复杂度。但随着隐藏层数目的进一步增加，均衡器的收敛性能下降，导致误码率及复杂度性能的恶化。通过量化研究隐藏层数目对循环神经网络均衡器性能的影响，发现在112 Gbps容量和20 km传输距离下，2层隐藏层RNNE具有最优的误码率及算法复杂度性能。与单隐藏层均衡器相比，2层隐藏层均衡器在1×10^-3误码率阈值下算法复杂度降低23.3 %。

为解决空分复用通信系统中多芯光纤色散积累的问题，本文利用光子晶体光纤灵活的色散可调性并结合多芯光纤提出了一种C+L波段低损耗色散补偿19芯光子晶体光纤。通过有限元法结合耦合模理论对该光纤色散、芯间串扰、限制损耗及弯曲损耗等各项光学性能进行了数值模拟。结果表明，该多芯光纤在C+L波段实现大负色散的同时，能显著抑制芯间串扰及限制损耗。该光纤在C+L波段内可实现介于-9 572~-13 633 ps/nm/km之间的大负色散及介于2.04×10^-5~8.1×10^-3 dB/km之间的超低限制损耗。同时在C+L波段该光纤芯间串扰介于-88.96~-33.33 dB/100 km之间，并且弯曲损耗值满足ITU-T建议的G.654光纤在标准光纤尺寸下对19芯光子晶体光纤的要求。因此，该光纤可在基于空分复用技术的多芯光纤通信系统中发挥有效的色散补偿作用。