采用相位敏感型光时域反射仪的分布式光纤传感系统对除尘器内滤袋进行实时监测.通过对光纤在除尘器滤袋内敷设方式的设计, 实现了对除尘器内滤袋的定位.对6种类型的破袋内光纤振动信号进行采集, 且当这些滤袋没有破损时, 对其光纤振动信号也进行采集.采用小波包分解法计算了滤袋内光纤振动信号的信息熵和相关系数, 并将两参数合并构成二维特征参量.分析了在不同的二维特征参量下, 好袋内光纤振动信号和破袋内光纤振动信号之间的特征差别.以类型3滤袋信号特征样本作为训练样本对反向传播神经网络进行训练, 然后对6种类型的滤袋信号特征样本进行识别, 结果显示该方法对6种类型的滤袋具有较高的识别稳定性, 且平均滤袋识别率分别达到96.2%、88.7%、98.4%、98.5%、98.5%、98.5%.

为了获得双空气孔单元四边形晶格排列光子晶体光纤的光学特性, 采用有限元分析法对该型光纤进行了数值模拟计算, 得到了该型光纤的双折射、限制损耗、偏振拍长及色散特性结果。结果表明, 与椭圆空气孔方形晶格排列光子晶体光纤相比, 在相同的空气占空比条件下, 双空气孔单元方形晶格排列光子晶体光纤可以获得更高的双折射特性, 达到10-2量级; 该型光纤两偏振模的限制损耗差可达103量级。该型光纤易于制造, 在光纤通信及光纤传感等领域有一定的应用前景。

针对水泥生产行业中袋式除尘器破袋检漏定位问题,提出了基于分布式光纤振动传感的检漏定位方法。分布式光纤振动传感系统灵敏度高,可以检测到布袋破损后粉尘气流对光纤产生的微振动信号,以此判断布袋是否破损,并通过时域差分法来定位破袋。搭建了一套相位敏感型光时域反射仪(φ-OTDR),通过室内模拟得出该系统最大信噪比为10 dB,实际空间分辨率为23.7 m,同时验证了该系统能响应低频粉尘气流扰动信号。在现场平台实验基础上,结合支持向量机(SVM)算法对现场测试数据进行识别分类,平均破袋识别准确率可达97.8%。结合φ-OTDR分布式系统与SVM算法可有效解决袋式除尘器破袋检漏定位问题。

针对目前管道泄漏监测与安全预警技术的不足,提出了光纤布拉格光栅(FBG)振动传感的方法,搭建了管道振动信号实时监测系统,并在石油管道上进行了现场实验。通过对实验得到的时域信号进行初步分析,以及采用基于偏最小二乘判别分析法(PLSDA)的模式识别方法,可以对管道上的噪声、铁锹敲击、铁锤敲击、电钻钻孔信号进行有效区分,且信号识别正确率达到96%,得出FBG加速度振动传感器系统检测管道振动信号具有可行性的结论,为石油管道运输中存在的打孔盗油等破坏性行为的监测提供了可行方案,从而实现管道上振动信号的实时在线监测与科学管理。

设计了一种以半导体材料InGaAsP作为核心结构的器件表面蒸镀二氧化硅膜层，在其上蒸镀金膜层，构成金属-电介质半导体微盘激光器结构，盘面的厚度为2 μm，盘面半径为6 μm，盘壁侧表面与底面的夹角为45°.使用有限元法对该结构器件的回音壁模式进行数值研究,利用所谓“偏微分方程的弱项形式”有效地抑制了许多局域不变性相关的“伪解”.通过数值求解弱项型矢量亥姆霍兹方程，得到微盘激光器回音壁模式的横磁场分布，在此基础上讨论了其品质因数（Q值）、模体积、不同金属和电介质膜厚度对器件品质因数的影响、盘的半径和其品质因素的关系等相关量.理论计算表明，这种结构的器件较直接在介质表面蒸镀金属膜层结构的器件的品质因数高2~3倍.实验还获得了基阶和高阶的表面等离子体波模式，以及品质因数最大达到约5 400的光学-电介质基模.

表面等离子体激元（SPP）微腔具有很高的品质因子和极小的模式体积，在光电子器件研究方面具有重要的应用价值。采用有限元法对表面等离子体激元的金属覆盖介质微盘谐振腔进行理论模拟，研究考虑微盘底半径、介质层厚度及金属膜厚度等参数对微盘表面等离子体模的品质因子及模体积的影响。研究表明，在光通信波段1550 nm附近获得高品质因子（1000以上），极低模式体积的表面等离子体微盘。最后研究了利用优化设计的微盘进行折射率传感的应用，获得了高达300 nm/RIU的折射率传感灵敏度。

设计了一种新型高双折射光子晶体光纤，即其包层引入椭圆形空气孔，且以三角晶格方式周期排列，纤芯引入亚波长尺寸（～0.16 μm）的微型双孔结构阵列.采用全矢量有限元法和各向异性完美匹配层边界条件分析了该型光子晶体光纤的双折射特性和色散特性，详细介绍了该光子晶体光纤在不同的椭圆率、椭圆归一化面积、微型双孔孔径、两小孔之间间距的情况下双折射和限制损耗随波长的变化曲线.模拟结果表明，通过同时在包层和纤芯引入非对称性，获得了较高的双折射（～10－3量级）和极低（～10－4 dB/km）的限制损耗.提供了一种新的光子晶体光纤设计方法，即通过同时在包层和纤芯引入新结构来同时获得高双折射和低损耗.