受拉丝工艺条件的限制, 双芯光纤的纤芯形状与位置常常有一定的变化，这将会对两芯之间的耦合特性产生影响。在给定相同纤芯面积的条件下，计算分析了三种双(圆、椭、卵)芯光纤的耦合长度随纤芯距离、纤芯形状之间的变化关系。在1550 nm波长下，计算发现，双圆芯光纤比双椭芯光纤在更近的纤芯距离处，其耦合长度开始呈指数增长。计算分析了双(圆、椭、卵)芯光纤的耦合长度随波长的变化关系，发现在相同的工作波长下，双圆芯光纤的耦合长度最长，双卵芯光纤的耦合长度次之，双椭圆芯光纤的耦合长度最短。

基于马赫-曾德尔(Mach-Zehnder)干涉仪结构,构造了全保偏光纤传感系统,以单频窄线宽保偏光纤激光器作为光源,采用了光源光电负反馈和双光路平衡检测双重降噪方法,降低了光源的附加强度噪声,使系统信噪比(SNR)提高了约15 dB,达到60 dB。

针对高功率密度运转下的光纤激光对其适用的光纤器件的许多特殊要求,设计了高功率密度下光纤性能的测试系统。综合比较论证了截断法、插入损耗法、后向散射法三种测试方法。基于插入损耗法设计了双光路光纤测量系统,通过双光路同时测量被测光纤和参考光纤的插入损耗,利用参考光纤光路监控校准输入信号光功率,提高测量精度。对系统的测试方法和测量参量理论上进行了推导和说明,分析了系统的传输效率,设计测量精度可达到插入损耗不大于0.5 dB,回波损耗不小于50 dB。

根据布里渊光纤环形激光器谐振腔特性,设计了一套以单片机为控制中心,压电陶瓷(PZT)为调频器件的光纤环形激光器稳频系统。采用“数值均值滤波”的思想,消除外界因素的影响,提高了鉴频精度;采用“等步长调节,小步长跟踪” 控制方法,可在保证跟踪速度的基础上提高控制精度。由于控制步长非常小,系统不易产生控制振荡,因而不易失锁。应用设计的光纤环形激光器稳频系统完成了对布里渊环形激光器的稳频锁定实验,鉴频时间达到500 μs,锁定精度达到士0.5 MHz,锁定时间约为30 min。

根据耦合模理论和琼斯矩阵与斯托克斯矢量的关系给出单模均匀光纤布拉格光栅(FBG)反射和透射斯托克斯参量公式，数值模拟出低双折射单模光纤均匀FBG在不同双折射值下反射和透射斯托克斯参量随波长变化的曲线。结果显示4个归一化斯托克斯参量中，s1关于中心波长λ0呈反对称分布，S0，s2和s3关于λ0呈对称分布；双折射值增大谱线不产生漂移，但谱线反射带宽变窄，反射信号与透射信号斯托克斯参量振幅均有不同程度的变化，表明双折射值对斯托克斯参量的影响非常显著。测出单模光纤均匀FBG反射和透射斯托克斯参量随波长变化曲线，理论分析与实验结果基本符合。

蒙特卡洛方法计算方程的数值解，得到本征值。在极坐标中画图(光纤截面)，得到场分布。分别对LP01，LP11，LP21，LP02模式进行了计算。

构建了全保偏双包层掺镱大模场面积光子晶体光纤(LMA-PCF)的单级飞秒激光直接放大系统。光子晶体光纤(PCF)振荡级采用孤子型锁模运转，放大级采用非线性放大技术。该系统获得的高功率飞秒脉冲输出平均功率为34 W，脉冲宽度约为50 fs，重复频率为42 MHz，对应脉冲能量为0.8 μJ，峰值功率为16.2 MW。

为了测量金属板材在拉伸作用下的微应变，设计了以中心波长为1550 nm的多模光纤宏弯损耗传感器为传感元件的轴向微应变测量系统。该传感器将多模光纤传感环垂直固定在被测板材上，当板材被拉神时，光纤传感环的弯曲损耗效应明显增强，导致背向瑞利散射光强发生剧烈波动。搭建了轴向微应变测量系统，根据光时域反射原理获得了背向瑞利散射的光强变化，从而计算出金属材料应变值，可实现分布式实时测量。实验结果表明,该多模光纤宏弯损耗传感器的弯曲敏感区半径约为3~6 mm，微应变测量范围约为500~3000 με，微应变测量精度约为40 με。

多模光纤是一种厚散射介质,当目标图像经过多模光纤传输时将形成多种模式耦合,从而在光纤的输出端生成散斑图案。基于深度学习对多模光纤成像进行复原,解决了厚散射介质成像失真的问题。采用DenseUnet,并以散斑图样作为模型的输入来重建目标图像。DenseUnet模型采用融合机制加深了网络的深度,提高了重建的准确性,并具有很好的鲁棒性。实验结果表明,DenseUnet可以很好地对具有不同长度的多模光纤产生的散斑图像进行重建。

介绍了一种应用于光纤时频传递秒脉冲信号(1PPS)调制的马赫-曾德尔调制器(MZM)偏置点反馈控制系统。本系统将电光调制器的偏置点设置在传输曲线的最小值点(Null)和正斜率正交点(Quad+)之间的线性区域，利用光电二极管(PIN)探测输出1PPS信号的低电平电压的波动来检测偏置点的漂移。对测量到的电压信号进行数字处理后通过控制偏置点反馈系统来稳定调制器的偏置点。对反馈控制理论进行了原理推导，并与基于微扰理论的商用偏置点稳定系统进行了对比实验。实验证明该系统可以避免微扰信号对1PPS传输稳定性的影响，传递性能优于商用偏置点稳定系统。实验结果表明，1PPS 传递时延波动的峰峰值为174 ps，均方根值(RMS)为18 ps，在平均时间为104 s时，1PPS的时间阿伦方差(TDEV)下降到1.7 ps。