针对光纤布拉格光栅(FBG)传感网络畸变光谱难以解调的问题,在超高斯光谱函数的基础上构造畸变光谱的理论函数,将畸变FBG传感网络光谱的解调问题转化为函数优化问题,提出了基于分布式估计算法的波长解调技术,并对已发生畸变的FBG传感网络进行解调实验。结果表明:分布式估计算法解调算法不仅能够在光谱畸变情况下保持较高的解调精度,其平均误差控制在1 pm以内,而且能够对光谱畸变的程度作出定量估计。与传统峰值检测解调技术相比,该方法解决了FBG传感网络畸变光谱波长难以解调的问题,为延长FBG传感网络使用寿命提供了新的途径,对提升FBG传感网络可靠性具有重要意义。

报道了一种新型边孔光纤及边孔光纤光栅的研究结果。采用有限元法分析了边孔光纤内部的应力分布和双折射数值,并通过波长扫描技术对其双折射进行了测量,理论计算和实验测量结果表明双折射数值达到4×10-5。根据边孔光纤光栅两反射峰偏振态相互正交的特性,提出了一种基于偏振检测的波长检测方案对边孔光纤光栅的传感特性进行了测量。结果表明两峰中心波长间隔随温度变化的灵敏度仅有0.05 pm/℃,是普通单模光纤光栅温度灵敏度的1/184。提出了一种基于横向荷载压力增敏的新型边孔光纤光栅封装装置,使边孔光纤光栅双峰间距的压力灵敏度从5.6 pm/MPa增加到119.14 pm/MPa,增敏21倍,实现了温度不敏感的高灵敏度压力传感。

轨道角动量(OAM)是具有螺旋相位的光束的自然属性，且不同拓扑荷的OAM光束之间相互正交。利用OAM光束的这种特性，可以把OAM光束作为一种新的信息载体应用到复用技术之中。OAM复用技术在不需要额外带宽的情况下可以极大提升信道容量和频谱效率。光纤作为一种优良的传输介质,是现代通信网络中的首选，基于光纤传输的OAM复用技术引起了研究者的广泛关注。介绍了轨道角动量的基本原理，讨论了适于携带OAM光束传输的光纤、OAM光束的生成与检测方法、OAM复用技术相关器件及其复用系统实验等方面的研究进展，最后探讨了现有技术存在的问题和发展趋势。

非线性光学 群速度色散

以航天器中结构的形态感知与可视化重构为研究背景,提出了一种基于准分布光纤光栅传感器网络的板状结构变形监测系统和坐标转换曲面重构算法。首先利用ABAQUS有限元分析软件对四边固支平板结构中心点加载的变形状态进行仿真分析,确定了光纤光栅传感器的位置;研究并分析了光纤光栅的应变检测原理以及基于坐标变换的三维曲面重构算法;最终搭建了一套变形检测系统并进行了相关实验。结果表明,测量点变形量的均方根误差≤0.04 mm,相对误差≤3.5%,该系统可用于航天器板状结构的变形监测。

针对干涉型光纤传感器中存在的偏振诱导信号衰落现象,对偏振分集器(PDR)抗衰落原理进行了理论推导与软件仿真。设计并搭建了基于相位产生载波(PGC)调制解调、全光纤偏振分集器接收的光纤迈克耳孙型干涉传感实验系统,系统得出的信号与压电陶瓷光纤相位调制器产生的模拟信号基本相符。通过静态扭动干涉臂光纤改变干涉仪偏振状态,测量了PDR三通道可视度,得出信号稳定性、系统本底噪声与可视度的关系。结果表明,选择可视度大于0.5的偏振分集器通道输出可抑制信号衰落并实现信号稳定输出。

振动主动控制是消除干扰和提高机械加工精度的主要手段之一。振动主动控制的前提是对频率在5 kHz以上微振动信号进行准确测量。针对现有光纤光栅传感器在测量高频微振动信号上存在的频率低、结构复杂、无法分布式测量等不足，采用频率调制连续波(FMCW)技术结合光强度调制，设计了一种全光纤分布式微振传感器，并通过压电换能器(PZT)微振测量实验和仿真对传感器的性能进行验证，能够分布式测量频率最高为60 kHz的微振动信号。

为了实现一款全国产、界面友好、使用简单、能够指导科研和产业设计的光纤激光仿真软件，进行了光纤激光仿真软件的开发研究。在光纤激光理论研究的基础上，初步开发了能够对高功率掺镱光纤激光器进行仿真的软件See Fiber Laser和能够对光纤激光器相关参数进行计算的光纤激光工具集SFTool。介绍了两款软件的部分理论模型、基本功能和简单算例，该研究有望降低光纤激光器的研究和设计难度。

在多媒体和数据应用程序快速扩展和驱动骨干网带宽需求量迅速增长的网络背景下,时分、波分、偏分复用技术与多级调制方式结合,使得大容量传输系统中单模光纤容量快速接近香农理论极限。空分复用(SDM)技术可以突破该限制,为未来光纤容量增长提供新的解决方案。通过讨论多芯光纤、少模/多模光纤和少模多芯光纤三种SDM技术方案,详细介绍了SDM光纤的研究进展及研究方法,同时对三种光纤方案进行对比,阐明了各种方案的优劣性。

提出了一种基于无芯光纤的单模多模单模（SMS）结构的折射率光纤传感器并对其进行了理论和实验研究。用一种新颖的无芯光纤来作为SMS结构中的多模波导，避免了常规SMS折射率传感器制作过程中的化学腐蚀所带来的问题，具有易于设计和制作的优点。制作了一支基于无芯光纤的SMS折射率光纤传感器，并用具有不同折射率的蔗糖溶液对其进行了实验测试，在1.356～1.392的折射率范围内得到了431.4 nm/RIU的平均折射率灵敏度，实验结果与模拟结果符合得很好。进一步的理论研究发现，通过减小无芯光纤的直径可以进一步提高传感器对折射率的灵敏度。