设计了一种基于阿基米德螺线的新型螺旋光子晶体光纤, 该光纤以二氧化硅为基底材料, 包层由24个螺旋臂组成, 每个螺旋臂包含11个小空气孔, 纤芯设有大空气孔, 包层与纤芯中间的环形区域用于传输轨道角动量模式。该结构在1300~1800nm波段上可支持22种轨道角动量模式稳定传输, 在1550nm波长下, 有效折射率差最高可达 2.89×10-3, 色散系数最低可达 66.4ps/(nm·km), 非线性系数最低可达2.17W-1·km-1, 且1500~1600nm 波段上的色散值变化均小于15.15ps/(nm·km)。此螺旋光子晶体光纤不仅结构简单, 且具有低非线性、色散平坦的性能, 为螺旋光子晶体光纤的设计提供了思路。

提出一种液晶填充碲酸盐玻璃的柚子型光子晶体光纤偏振旋转器, 利用全矢量有限元法, 对液晶填充碲酸盐玻璃的柚子型光子晶体光纤的偏振旋转特性进行数值模拟, 并分析了光纤结构参数、环境温度、工作波长等对光纤偏振旋转特性的影响.研究结果表明: 此种偏振旋转器具有较高的旋转效率、较低的工作串扰和较短的旋转长度, 在工作波长为1.55 μm、偏振角度为45°时, 其值分别达到99.947%、－32.84 dB和197 μm; 另外, 随着光纤薄壁厚度的增加, 旋转长度随之升高, 随着工作波长的变大, 旋转长度随之降低, 随着温度的增加, 旋转长度随之升高.这种新型的光子晶体光纤为偏振旋转器的研发提供了参考.

设计分析了一种基于碲酸盐玻璃的全固态三芯光子晶体光纤偏振分束器.利用三芯光纤中存在的谐振耦合现象，调整光纤结构参量，使某一偏振光无限接近谐振耦合条件产生强耦合，而另一偏振光因远离谐振耦合而耦合程度较弱，实现不同偏振光的分离.该偏振分束器长度短、超宽带、消光比高.在波长1 550 nm处，偏振分束器长度仅为1.14 mm，消光比高达－101.27 dB；消光比小于－20 dB的带宽达到100 nm；消光比小于－10 dB的带宽覆盖了E+S+C+L+U波段，高达350 nm.此全固光子晶体光纤偏振分束器不仅性能优越，结构简单，且全固态的设计结构可有效避免光纤拉制过程中的空气孔坍塌，为设计更优性能的偏振分束器提供了思路.

利用多极法对光子晶体光纤的色散特性进行了模拟,通过结构参数的精确设计,得到了具有三个零色散波长的单模光纤,获得了色散值极低的超平坦色散曲线.对三个零色散波长光子晶体光纤特殊的相位匹配特性进行了研究,在不同光纤结构参数下,得到了相位匹配波长随抽运波长及抽运功率的变化规律,分析了不同色散曲线对应的相位匹配波长特点.三个零色散波长光纤能实现两个反常色散区之间光孤子的高效波长变换,可以获得6个新的四波混频相位匹配波长,产生更多光子对,为高效、多波长四波混频的产生及超连续谱的研究提供了新的物理环境.

考虑到环类锻件内壁状态对于保证工业的生产安全具有重要作用, 而基于红外光谱的测温方法可以大大提高测温精度, 因此研究基于红外光谱的环类锻件内壁状态监测方法具有重要的意义。为了实时掌握环类锻件的内壁状态, 提出一种红外光谱环类锻件内壁状态监测方法。首先利用红外光谱构建了三级FP型LCTF的测温系统, 通过获取锻件表面辐射的两个单一光谱运用红外双色测温原理实现锻件表面温度的测量。相比传统的测温方法大大提高了锻件表面的测温精度。其次在拉普拉斯导热微分方程的基础上, 运用分离变量法建立了环类锻件内壁状态监测模型;结合红外光谱测温系统测量的温度数据和锻件自身参数信息, 实现了环类锻件的内壁状态监测;最后通过仿真实验验证了所提出方法的可行性, 实现了环类锻件的内壁状态监测, 为保证环类锻件的正常运行提供了理论依据。

设计了一种宽带色散补偿光子晶体光纤，此光子晶体光纤在整个C波段具有较大的负色散值，且其色散斜率值均为负值。通过合理选取光子晶体光纤的层数和孔间距，同时优化各层的空气孔直径大小，分别设计了在1550nm附近的色散值为-425、-440和-400ps·km-1·nm-1；且色散斜率分别为-1.49、-4.31和-8.59ps·km-1·nm-2的宽带色散补偿光子晶体光纤。可以分别实现与G.652和G.655光纤的卡帕值和相对色散斜率相匹配，具有较好的宽带色散补偿能力。

When using normalized dispersion method for the dispersion design of photonic crystal fibers (PCFs), it is vital that the group velocity dispersion of PCF can be seen as the sum of geometrical dispersion and material dispersion. However, the error induced by this way of calculation will deteriorate the final results. Taking 5 ps/(km·nm) and 5% as absolute error and relative error limits, respectively, the structure parameter boundaries of PCFs about when separating total dispersion into geometrical and material components is valid are provided for wavelength shorter than 1700 nm. By using these two criteria together, it is adequate to evaluate the simulated dispersion of PCFs when normalized dispersion method is employed.

A simple method is presented to measure the transmission spectrum of hollow-core microstructured fibers in the visible, near-infrared, and mid-infrared regions. The plane wave expansion method is applied to analyze the photonic bandgaps of hollow-core microstructured fibers. The experimental results indicate that there are several strong transmission bands in the near-infrared and mid-infrared region, but hardly any transmission phenomena in the visible region, which shows that there are some bandgaps in near-infrared wavelength. The experimental results are consistent with the numerically simulative results using a plane wave expansion method.

光子局域化是光子晶体的重要性质，提出采用相干背散射法对微结构光纤(MOFs)进行测量，为了便于理解并解释光子局域化的理论，在可见光波段分别测量了石英晶体、集束式微结构光纤和双芯型微结构光纤，应用光波经典扩散理论，搭建了实验平台。实验结果表明，对石英晶体的探测没有发现相干现象，而在575 nm左右微结构光纤中产生了很强的干涉。分析认为是由于二维微结构光纤的端面中分布着从节区到脉区变化的周期结构，尺寸约为500～600 nm，相当于一些不连续的散射粒子，当入射575 nm光波长和这些粒子的尺寸相接近时，满足了光子局域化的条件，便产生了强烈的背相散射相干现象。

描述了三个很具特色的结构特例