将负折射率材料引入到空芯Bragg光纤包层中,形成具有正负折射率介质层交替的空芯Bragg光纤, 运用传输矩阵理论对该Bragg光纤的束缚损耗特性进行分析和计算, 并与传统的全正折射率介质层Bragg光纤的束缚损耗进行对比。结果发现: 在最低损耗方面含负折射率材料的空芯Bragg光纤没有表现出任何优势, 但在最低损耗点附近的损耗小于全正折射率介质层Bragg光纤, 损耗曲线比较平滑, 并且传输波长范围较宽; 当空气作为一个介质层的材料时, 两种Bragg光纤的束缚损耗特性几乎一致; 当减小包层折射率对比时出现了与全正折射率介质层Bragg光纤不同的现象, 损耗曲线变的更为平滑, 说明传输波长范围变宽了。

分析了具有反共振反射的蜘蛛网包层塑料空芯光纤在1.3 μm波段的损耗特性及其与结构参数的关系。将光纤包层等效为周期性多层膜，用渐近转移矩阵法进行数值模拟。为优化光纤结构参数，分析了包层层数N，高折射率层厚度d2和高、低折射率比值n2∶n1对损耗的影响。计算结果表明，随着N的增加，损耗首先快速下降最后达到一个固定值；模式损耗随d2的增加呈线形增大趋势，n2∶n1越大，反共振波长处的损耗越低。在此基础上，用模拟退火优化算法对空气层厚d1和纤芯半径rco进行了最优化求解。最后，用以上求得结构参数的优化组合即N=3，d2=2.648 μm，n2∶n1=1.49∶1.0，d1=3 μm和rco=100 μm，计算得到最低损耗是0.449 dB/km。

提出了一种基于非对称双芯光子晶体光纤的新型宽带模式转换器。对光纤参数与模式有效折射率之间的分析,通过调整纤芯内层空气孔的直径及掺杂介质棒的折射率,使两个纤芯中需要转换的模式之间实现了宽带的相位匹配。数值模拟结果表明,一种长仅为5.9 mm的双芯光纤,在保证传输损耗小于0.5 dB的前提下,其工作带宽达160 nm且偏振相关损耗小于0.28 dB。

提出了一种将扩频通信原理用于聚合物光纤性能测量的新方法，使用伪随机序列对注入测量系统的光信号进行调制,实现输入光信号的扩展频带，输出光信号经光电转换后，用伪随机序列对信号进行解扩处理，根据扩频原理，解扩后的信号的信噪比会有较大提高.对测量系统的性能进行了仿真分析并与实验结果进行了比较，结果表明该方法可以精确地测量信噪比低于-20 dB的有用信号波形.

开发资源丰富、可再生、清洁的新能源是全球一项紧迫的战略任务。在概述现有能源技术的基础上, 从光学和光学技术角度重点对太阳能的直接利用、太阳能电池以及太阳能分解水制氢进行了分析。指出了利用简单有效的太阳能跟踪聚焦系统, 以及耐热、低损耗、低成本和宽光谱传输的空芯塑料光纤, 可以加大对太阳能的直接利用和普及推广; 在太阳能电池方面, 应重点研究和发展各种薄膜太阳能电池, 采用对可见、紫外和红外光谱吸收的、具有不同带隙的复合材料和采用多结器件, 以进一步提高电池的转换效率和降低成本; 在太阳能分解水制氢方面, 应该把直射到地球表面的、从紫外-可见-红外的宽太阳光谱, 利用空腔辐射器作一个变换, 转换成绝大部分位于水分子有强烈吸收带的红外区。同时利用催化剂(敏化剂), 对水进行红外光催化分解反应, 或者利用红外多光子离解这有可能取得工业化规模制氢的突破。

将太阳光经传能光纤传输到室内进行照明是太阳能利用的新发展，而将太阳光耦合到传能光纤中是这项技术的一个难点。在分析塑料光纤的特点和各种聚光技术的基础上，提出一种把太阳光耦合进传能光纤中进行传输的聚光装置。根据非球面透镜垂轴球差小的特点把太阳光会聚到很小的光点，再利用长度约为1／4节距的自聚焦透镜改变光线的数值孔径使其满足光纤的数值孔径，通过一个计算公式来计算最佳的自聚焦透镜长度，实现非球面透镜和自聚焦透镜的最佳组合，把太阳光以较高的耦合效率耦合进塑料光纤。最后在理论上验证了此装置的可行性。

提出并分析了利用蜘蛛网结构包层空芯布喇格光纤在0.65 μm～1.55 μm和200 μm～500 μm波长范围得到低损耗传输的可能性.采用渐近转移矩阵公式所做的分析结果表明:这种光纤的传输损耗远低于构成光纤所用塑料的吸收损耗.在0.65 μm～1.54 μm的可见至近红外波段,这种光纤结构可把构成光纤所用塑料的吸收损耗抑制为1/237 000,甚至可抑制为1/1 300 000;在200 μm～500 μm的太赫兹波段,这种光纤结构可把构成光纤所用塑料的吸收损耗抑制为1/8 962,甚至可抑制为1/83 390.因此用便宜的塑料,可以在可见至太赫兹波段用这种光纤构成较长距离、较高带宽的光纤通信系统,并实现波分复用(WDM).

双包层聚合物光纤放大器可以减小染料的热漂白,使用速率方程的方法,给出了一个能够全面描述双包层掺染料聚合物光纤放大器增益性能的模型,模型既考虑了染料三重态能级对速率方程的影响,又考虑了双包层结构对泵浦光的影响,可以在稳态的情况下计算放大器的各种增益性能指标.

应用有限差分光束传播法和平面波展开法分别计算得到光子晶体光纤的基模有效折射率和包层有效折射率,结合阶跃折射率光纤的模色散方程解出该结构的等效芯半径.通过对不同结构下光子晶体光纤的研究,找到其等效芯半径随结构参数的变化规律,并根据计算结果将此规律以近似公式的形式给出.该分析和结果可为利用有效折射率法分析光子晶体光纤时等效芯半径的选取提供一定的理论依据.

利用有限差分光束传播法模拟了光波在环形结构塑料光子晶体光纤内的传输情况,讨论了基模有效折射率与光纤结构的关系,并分析了色散特性随孔间距、孔大小变化的一般规律,发现塑料光子晶体光纤的总色散主要来自材料色散,尤其在短波长范围内材料色散更是居于主导地位,但随波长的增大波导色散逐渐增大,可以设计零色散波长位于可见光波段的塑料光子晶体光纤,此光纤也能很好地应用到非线性领域.