设计和制作了应用于微波全双工收发系统的马赫-曾德尔型电光双向强度调制器。根据电光调制器中电信号对光信号的调制叠加原理, 通过计算和仿真, 分析了因调制电极设计电场与实际电场分布差异导致的器件隔离度劣化。通过对比不同调制电极结构的分析设计和仿真优化结果, 得到3.5GHz以上频段隔离度优于-30dB的电光双向强度调制器设计结构。制备出的电光双向强度调制器在5~17GHz范围内隔离度优于-30dB。

针对集成化、小型化及低成本光纤陀螺应用需求，基于光路耦合和精密组装等工艺研制了双Y分支波导相位调制器芯片与PIN-FET组件封装级集成的样品器件。装机测试表明，该光纤陀螺在常温下的零偏稳定性优于0.2°/h。

基于采用退火质子交换工艺制备的铌酸锂光波导器件的保偏尾纤具有高偏振消光比这一特性, 提出了一种通过偏振消光比测试仪测定器件保偏尾纤的偏振轴并实现与保偏连接头定位键高精度对准的方法。工艺实验证明, 采用该方法制作的保偏尾纤连接头偏振轴向对准精度优于0.8°, 显著优于显微成像定轴方法制作的保偏尾纤接头。

光纤陀螺光路结构中, Y波导器件与保偏光纤环通过尾纤熔接的方式连接形成闭合回路来敏感系统相对惯性空间的转动信息, 而熔接点引入的偏振交叉耦合以及背向反射是制约光纤陀螺测量精度进一步提高的主要因素。为此, 提出了一种实现保偏光纤环与Y波导芯片直接耦合的方法, 并制作了两者直接耦合的敏感环光路。经实验测试, 光路中Y波导器件的插入损耗典型值为2.7dB, 分光比优于48/52~52/48, 偏振串音优于-30dB, 性能指标与常规的Y波导器件相当。该光路模块理论上有利于减小光纤陀螺系统噪声和提高测量精度。

对铌酸锂马赫-曾德调制器（MZ-LN）调制特性曲线、半波电压和零点电压进行了测量。实验表明调制特性曲线存在一定的偏移，调制器的零点电压存在严重的漂移现象。实验研究了零点漂移对NRZ码和DPSK信号的影响，指出零点漂移与调制器的残留电压有关，产生原因来自于内部结构存在的电荷储存效应。

偏振编码器的稳定性是影响偏振编码通信的关键因素之一。采用时变矢量对基于铌酸锂(LN)相位调制的偏振编码器的稳定性进行了深入研究。实验表明，LN的偏振相关损耗主态(PPL)与偏振相关相移主态基本一致，说明LN的偏振相关损耗不会影响偏振态的稳定性。实验中观察到偏振态旋转具有“惯性”：使电压从0增加到某个定值，在停止增加后，偏振态会继续变化一段时间，大约在30 min后才达到稳定；相反，使电压从某个定值减少为0，在停止减少后，偏振态仍会继续变化一段时间。该现象对于低速调制将带来不利影响；对于高速调制，平均功率的变化也将引起偏振抖动。

分析了铌酸锂多功能集成光学器件的偏振消光机理, 设计和制作了高芯片偏振消光比的铌酸锂多功能集成光学器件。器件采用切断部分输入直波导后在切断端面选择性镀阻光膜的结构以截断射入衬底的辐射光, 与芯片耦合后实现了高于85dB的芯片偏振消光比。制作的器件插入损耗小于3.5dB, 分光比为48/52~52/48, 半波电压Vπ小于3.5V, 尾纤偏振串音小于-33dB; 在-55~+85℃全温范围内, 损耗变化量小于0.2dB,分光比变化小于1%, 尾纤偏振串音小于-27dB, 能够满足工程化应用需要。

设计和制作了一种高速铌酸锂电光调制器。波导采用双Y定向耦合器型结构以提高线性度, 同时能够提高工艺容差; 电极采用CPW行波电极结构。通过分析比较不同相速匹配程度及微波损耗程度对电极系统带宽的影响, 选择合适的设计参数及工艺参数, 制作的调制器样品插入损耗为3dB, 开关消光比为34dB, 偏置电极半波电压为7V, 行波电极半波电压为5.5V, 电反射小于-10dB, 6dB调制带宽约18GHz, 可实现0～18GHz模拟调制。

为满足小型光纤陀螺对光学器件小体积的要求, 对铌酸锂多功能集成光学小型化器件的结构做了分析和优化设计。采用BPM软件分析了Y形分支波导的S形波导损耗与弯曲长度及折射率差的关系。通过调整退火质子交换的工艺参数, 增加了波导对光的束缚能力; 降低了小型化芯片上S形波导的弯曲损耗; 去掉了原有Y形波导的输出端直波导, 直接由S形弯曲波导引至输出端, 在更短的芯片上得到了更长的弯曲过渡区。设计制作的芯片长度由常规的20 mm减至12.5 mm, 封装后的器件长度减小到20 mm, 为目前同类常规器件尺寸的2/3。设计制作的器件插入损耗典型值小于2.5 dB, 全温损耗变化量小于0.2 dB。