Виявлено закономірності динаміки оптичних сингулярностей у нестаціонарних спекл-полях і описано трансформації топологічної та морфологічної структури, що супроводжують народження й анігіляцію пар оптичних сингулярностей. Розроблено метод відновлення фази, що відрізняється від відомих спільною обробкою інтерферограм з ортогональними площинами сходження опорної й об'єктної хвилі. Досліджено випадкову динаміку фазових сингулярностей у площині спостереження нестаціонарного випадкового оптичного поля та встановлено, що до народження та після анігіляції пар оптичних вихорів формуються області, в яких градієнт фази більший, ніж в оточуючому полі. Досліджено випадкову динаміку поляризаційних сингулярностей у площині спостереження нестаціонарного випадкового оптичного поля та встановлено, що до народження та після анігіляції пар С-точок формуються області з еліптичністю та градієнтом азимуту більшими, ніж у прилеглих областях. Показано, що можливі лише два варіанти азимутального оточення навколо С-точок, що народжуються або анігілюють. З'ясовано, що з дев'яти теоретично можливих варіантів трансформації розподілу великої та малої півосей поляризаційних еліпсів реалізуються, зі значною ймовірністю, лише п'ять.

         Одержано співвідношення для усереднених за часом величин компонент вектора Умова-Пойнтінга. Висвітлено принципову можливість вимірювання характеристик вектора Умова-Пойнтінга на підставі даних локальної стоксполяриметрії векторного поля й інтерферометрії. Проаналізовано поведінку вектора Умова-Пойнтінга, сингулярностей цього вектора у випадкових полях, в околі точки анігіляції скалярних вихорів і в околі вихору залежно від поляризаційної однорідності поля. Сформульовано принципи утворення елементарних поляризаційних сингулярностей у результаті суперпозиції ортогонально лінійно поляризованих хвиль. Проведено комп'ютерне й експериментальне дослідження. Встановлено, що всі системи оптичних сингулярностей, які відносяться до різних параметрів оптичного поля, пов'язані між собою в статистичній залежності. Визначено узагальнений знаковий принцип.

         Проаналізовано й оптимізовано передавальні апертурні антени, амплітудно-фазовий розподіл (АФР) яких реалізовано з помилками, для систем передачі енергії НВЧ променем (СПЕНП) з приймальними антенами двох типів: ректеною й апертурною з заданим АФР. Вивчено вплив лінійних, квадратичних, кубічних і випадкових фазових помилок на розподіл середньої інтенсивності поля у фокальній площині апертурної випромінювальної системи. Досліджено закономірності зміни параметрів, що характеризують даний розподіл (значення інтенсивності поля в максимумі, ширина головної пелюстки, положення та значення бічних пелюсток) для рівномірного і спаданих до країв амплітудних збуджень. Висвітлено вплив флуктуацій збуджувального поля передавальної антени у складі СПЕНП із приймальною апертурною антеною. Виявлено залежності середнього ККД передачі СПЕНП від параметрів флуктуацій, числа Френеля та вигляду поля збудження антен. Розв'язано задачі статистичного синтезу оптимального поля збудження передавальної антени СПЕНП за критерієм максимуму середнього ККД передачі у разі заданої статистики флуктуацій для приймальних антен зазначених типів. Визначено вимоги до припустимих параметрів помилок у процесі виробництва антен окремих проектів СПЕНП. Зроблено порівняльний аналіз СПЕНП з різними приймальними антенами з точки зору їх ефективності.

         Вивчено властивості оптичних пучків з фазовими дислокаціями хвильового фронту. Експериментально досліджено пучки з фазовими сингулярностями, утворені частими модами Лагерра-Гаусса та їх когерентними суперпозиціями. За допомогою методу багатопроменевої інтерференції у планарному хвильоводі вивчено форму хвильового фронту пучка з оптичним вихором. На базі одержаних результатів запропоновано новий метод детектування фазових сингулярностей в оптичних зображеннях, які утворені модами Лагерра-Гауса. Запропоновано удосконалений метод генерації "комбінованого" оптичного пучка з позаосьовим оптичним вихором. Реалізовано, зареєстровано та виміряно ротаційний ефект Допплера для лінійно-поляризованих вихорових хвиль оптичного діапазону. Експериментально доведено, що частотний зсув прямо пропорційно залежить від кутової швидкості обертання світлового пучка з оптичним вихором та величини топологічного заряду оптичного вихору. Експериментально реалізовано частотний зсув, обумовлений ротаційним ефектом Допплера, за зворотної трансформації оптичного вихору у хвилю з гладким розподілом хвильового фронту.

         Досліджено динаміку кутового моменту в збурених слабонапрямних оптичних волокнах. Отримано вирази для потоку кутового моменту довільної суперпозиції мод у слабонапрямних волокнах із довільним реальним профілем показника заломлення. Доведено теорему про кутовий момент суперпозиції мод. Запропоновано метод побудови та знайдено вигляд ефективного гамільтоніана спін-орбітальної взаємодії в слабонапрямних круглих, еліптичних і зігнутих волокнах. Визначено поляризаційні поправки до скалярної сталої поширення. Побудовано модель зігнутого волокна як ефективного прямого волокна зі збуреним профілем показника заломлення, яка одночасно враховує вплив геометричних факторів і фотопружності. Проаналізовано моди еліптичного та зігнутого волокна і радіуса кривизни. Досліджено конверсію спінового й орбітального кутового моменту в однорідному і неоднорідному оптичному вихорах, а також LP і CP-модах в еліптичних і зігнутих слабонапрямних волокнах із довільним профілем показника заломлення. Одержано рівняння безперервності із правою частиною для кутового моменту та класичного спінового (поляризаційного) лінійного моменту електромагнітного поля, а також рівняння зміни потоків кутового та спінового лінійного моментів крізь поперечний переріз волокна.

         Досліджено оптичні транспортні мережі, поляризаційно-модову дисперсію (ПМД) оптичних волокон систем передавання зі спектральним ущільненням каналів. Розроблено модель поляризаційної модової дисперсії оптичного волокна як послідовність двозаломлювальних сегментів з випадковим значенням затримки й азимута, модифіковано метод Джонса для обчислення диференціальної групової затримки сигналу оптичного волокна. За допомогою розробленої моделі одержано залежності диференціальної групової затримки сигналу DWDM-системи від довжини хвилі оптичної несучої, еліпса поляризації вхідного випромінення, ширини смуги випромінювання лазера. Проведено вимірювання цієї затримки сигналу в оптичних світловодах волоконно-оптичних систем передавання. На підставі цих даних проведено оцінку адекватності розробленої моделі. Досліджено динаміку зміни двозаломлювальних характеристик оптичного волокна й обчислено ефективність запропонованого методу компенсації ПМД. Запропоновано математичний апарат і схему експериментального визначення матриці Джонса сегмента оптичного волокна. Досліджено розподіл ДГЗ сигналу систем передавання зі спектральним ущільненням каналів. Розроблено метод поканальної компенсації ПМД з використанням модулятора і зворотного каналу, який дозволяє зменшити досліджене явище до 7-ми разів. Запропоновано структуру оптичного лінійного тракту з використанням даної схеми.

         Визначено, що під множинами особливих точок розуміють систему поляризаційних сингулярностей (ПС), які містять L-контури та C-точки. Розроблено методику дослідження ПС в оптичному діапазоні, що базується на дослідженні скалярних поляризаційних проекцій поля методами "вилочної" інтерферометрії. У науковий обіг введено поняття еквіазимутальних ліній (a-ліній) у векторних полях. Встановлено та експерементально перевірено зв'язок між різними типами ПС, а саме L-контурами та C-точками. Доведено можливість комп'ютерного та експериментального моделювання даних структур на основі інтерференції елементарних вихрових (вихрових і гладких) пучків різного типу поляризації та технології синтезованих голограм. Вперше на підставі принципів сингуляторної оптики та синтезу елементарних ПС запропоновано метод формування самозвідних темних оптичних пасток.

         Запропоновано методи корелометрії оптичних полів, з використанням яких досліджено взаємозв'язки між статистичними та стохастичними параметрами випадкових об'єктів і відповідними характеристиками розсіяних когерентних оптичних полів. Розроблено на підставі даних зв'язків методи та засоби кореляційно-оптичної діагностики фазово-неоднорідних об'єктів, шорстких поверхонь та дисперсних середовищ. Встановлено, що кореляційний експонент оптичних полів залежить від їх складності. Запропоновано алгоритм визначення кореляційного експоненту поля за його структурною функцією. Показано, що кореляційний експонент поля зв'язаний з рівнем одномірного фракталу лінійною залежністю та двомірного фракталу квадратичною залежністю. У дифрагованому полі виявлено повторення елементів будови фракталу та пониження рівня. Встановлено, що найбільш ефективним діагностичним параметром шорсткості поверхні є кореляційний експонент поля.

         Одержано числові оцінки впливу просторово-часових характеристик поля, розсіяного турбулентною атмосферою, на коефіцієнт спрямованої дії приймальних антен радіолокаційних систем (РЛС) вимірювання профілю вітру та середньоквадратичну помилку оцінювання середньої частоти і ширини спектра відбитих сигналів. Зазначено, що дослідження базуються на представленні об'єму розсіяння у вигляді сукупності парціальних джерел вторинного випромінення - лінійних гратів. Проведено теоретичний аналіз, визначено статистичні характеристики джерел вторинного випромінення та розсіяного поля. Розраховано втрати підсилення приймальних антен. Шляхом імітаційного моделювання визначено величину розширення спектра відбитих сигналів за умов дрібномасштабних змін структури середовища. Зазначено, що одержані результати дозволяють уточнити розрахунок тактико-технічних характеристик систем, зменшити енергетичні втрати, підвищити точність вимірювань метеорологічних параметрів.