研制了适合紫外波段高功率激光能量测量用的光吸收器。实验测定在0.19μm到0.35μm波长范围内响应平坦,在0.248μm波长,纳秒激光下承受5J/cm2而不破坏。

为了提升无线光通信系统接收灵敏度, 采用一种基于改进基分类器系数的AdaBoost弱光信号检测算法, 解决多像素光子计数器(MPPC)在弱光条件下的信号检测问题。该算法采用k最近邻(KNN)为基分类器组建强分类器, 针对传统AdaBoost算法基分类器系数仅与错误率有关而产生冗余的基分类器消耗系统资源的问题, 提出一种基于错误和正确分类样本权重的基分类器系数优化AdaBoost算法(W-AdaBoost), 将信号解调问题转换为分类问题; 并采用波长450 nm半导体激光器、MPPC光电转换器件搭建了无线光通信系统。结果表明, 系统在通信速率为2 Mbit/s、误比特率为3.8×10^-3时, 改进的W-AdaBoost-KNN算法较传统AdaBoost-KNN和单一KNN算法, 灵敏度分别提升了1.6 dB和4.8 dB左右。此研究结果说明W-AdaBoost-KNN算法可提高弱光条件下的信号检测效率, 提升无线光通信系统接收灵敏度。

为了研究向全光等效时间采样系统提供被采样一致脉冲序列的技术,讨论了使用有源光纤环脉冲复制器进行脉冲复制的方法。分析了利用环内注入直流光实现对复制器非线性增益与放大自发辐射噪声所导致误差的抑制。通过实验得到了复制器误差随环内注入直流光的变化趋势、复制器复制稳定性和误差分布的测量结果。结果表明,利用有源光纤环脉冲复制器可以有效地产生被采样等效时间周期脉冲序列。

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。

为了实现光学材料光学非均匀性的高精度检测,采用将光学材料制成一小楔角(小于0.117°)光学元件并利用菲索干涉法检测其光学非均匀性的方法,对测量过程进行了理论仿真分析和熔石英材料光学非均匀性的实验验证,取得了熔石英材料的光学非均匀性数据,峰谷值为4.33×10-6,均方根值为0.862×10-6,测量准确度优于4.8×10-7。结果表明,该测量方法能有效避免目前检测方法中将光学材料制成平板元件而引起干涉混叠的现象。

为了研究孔径接收对各向异性海洋湍流条件下水下无线光通信(UWOC)系统误比特率的影响, 系统采用高斯光束传输, 接收端通过孔径接收, 在脉冲位置调制方式下通过各向异性海洋湍流信道。引入各向异性海洋湍流结构常数, 通过对闪烁的形成原理和各向异性海洋湍流条件下闪烁系数的分析, 数值模拟得到了在不同接收孔径和各向异性因子下, 海洋湍流参量、传输距离、雪崩光电二极管(APD)平均增益和调制阶数对系统误比特率的影响。结果表明, 相同各向异性因子和海洋湍流参量下, 大孔径接收能有效提升系统误比特率性能; 相同孔径直径和海洋湍流参量下, 各向异性因子越大, 系统通信性能越好; 均方温度耗散率、温度和盐度对海洋功率谱变化贡献的比值较小, 湍流动能耗散率、动力粘度较大以及传输距离越短, 系统误码性能越好; APD增益为100或150时, 系统通信性能最佳; 调制阶数M=8时, 系统通信性能最佳, M>64时, 系统误比特率变化程度几乎饱和。该研究为UWOC系统平台搭建和性能估计提供了参考。

为了解决激光散斑对高于20 ℃时的水温存在测量灵敏度下降等问题，提出了一种基于深度学习的激光散斑图像识别探测方法，构建了20.1 ℃、20.2 ℃及20.3 ℃的散斑图像数据集，采用一种多尺度卷积神经网络，结合适当的损失函数和数据增强技术，以优化激光散斑图像的特点; 通过深度学习模型在散斑数据集上的训练与测试实验，实现了水下温度信息散斑图像的高准确率识别，解决了对比度饱和测量灵敏度下降的问题。结果表明，与AlexNet、VGG、ResNet模型相比，GoogleNet模型对散斑图像的水下温度识别准确率达到了99%。该研究为深入了解温度场分布及其影响提供了理论支持，并为相关应用领域提供了有价值的参考。

为了能高灵敏度地检测CO₂气体的体积分数，基于红外光谱吸收原理，设计了一种以9m长的空芯光子晶体光纤作为传感单元的CO₂气体传感器。利用该传感器测量了不同体积分数的CO₂在同一吸收波长下的吸收光谱图。结果表明，气体的吸收光强和气体的体积分数之间呈线性变化，与比尔-朗伯定律一致；传感器的灵敏度可达4.389×10^-5W。可通过加长光子晶体光纤的长度，来增加气体吸收的有效距离，使传感系统获得较高灵敏度。