本文分析了国内外正在研究的光计算机体系结构的优缺点，根据构建计算机的基本原理和光的特性，提出用两个相互正交的光偏振态和无光态表示信息的三值光计算机理论。这个理论包括：光处理、光传送、电控制、综合输入输出的总体结构；以液晶元件和偏振器为主的各类运算器结构；以互连光阀为主的光空间总线；以半导体存储器为主的三值数据存储器结构；以光纤环为主的寄存器结构；以算位、算道新概念为基础的巨位数管理方案等。并把这个理论应用到光纤通信领域，建立了三值光纤通信理论，由此生成了新的密钥传送方法。 这项研究已经取得的理论成果有： 1、建立了三值光计算机理论体系的雏形，建立了三值光计算机的总体结构和主要部件的光学结构。 2、创建了“进位直达”加法器原理光路，解决了巨位数加法运算串行进位的不定长延时难题。 3、设计了由泛逻辑学生成的三值逻辑运算的实现光路。 4、创建了算位、算道的概念，并据此建立了光计算机巨位数管理思想体系和方法，指出了光计算机将给软件系统带来的特点。 5、把三值光计算机理论推广到了光纤通信领域，建立了三值光纤通信的理论、方法和实现方案等。 6、提出了利用三值光纤通信实现密钥安全传送的方法。 论文还介绍了正在进行三值光计算机编码器、解码器的制作研究，和正在进行的三值光纤通信实现系统的信号成组变换器的制作研究，以及可以佐证三值光计算机理论的他人的实验工作。 另外，论文还简述了何华灿教授提出的从三值光计算机进一步构建光模拟智能机的新思想。