设计并制作了一种马赫-曾德尔干涉仪(Mach-Zehnder Interferometer, MZI)与光纤布喇格光栅级联的光纤磁场传感器, 其中MZI由相当于分光器的锥结构和相当于耦合器的花生锥结构级联组成, 封装在填充了磁流体的毛细管中.由于磁流体的有效折射率会随着外界磁场强度的改变而变化, 故可通过观察干涉谱的特征波长的变化来测量外界磁场强度, 而光纤布喇格光栅透射峰对磁场强度不敏感.当磁场强度由0 mT变化到20 mT时, 马赫-曾德尔干涉峰的灵敏度为0.11 nm/mT.温度特性实验测得马赫-曾德尔干涉峰和光纤布喇格光栅透射峰的温度灵敏度分别为0.401 5 nm/℃和0.011 4 nm/℃.因此, 可利用敏感矩阵实现双参量同时测量.

提出一种基于高双折射光子晶体光纤与光纤环的超宽带可调谐微波光子滤波器.以多波长光纤激光器作为光源, 向高双折射光子晶体光纤内填充温敏液体, 通过改变填充温敏液体的温度, 高双折射光子晶体光纤可具有不同的双折射, 得到不同波长间隔的激光, 从而使微波光子滤波器具有不同的自由频谱范围.当温度的变化范围为20~80℃时, 仿真测得微波光子滤波器自由频谱的变化范围为2.49~39.9 GHz.引入光纤环构建级联型微波光子滤波器, 滤波器的主旁瓣抑制比可提高到33.6 dB, Q值可达到499, 提高了滤波器的频率选择性.

针对相干光正交频分复用系统中出现的高峰值平均功率比问题, 提出用小波包变换取代传统快速傅里叶变换的相干光正交频分复用系统.仿真实验证明了具有良好正交性的小波包变换对高峰值平均功率比起到一定程度上的抑制作用, 且误码率性能优于传统的快速傅里叶变换.随着小波尺度函数及小波函数对称性的提升, 其避免信号处理过程中的相移的能力提高, 系统性能有所改善.与传统的快速傅里叶变换系统相比, 基于小波包变换的系统中, 小波基函数haar小波的互补累计分布函数为0.01时, 门限值降低约2 dB, 且在误码率为10-3的情况下, 性能优化1.5 dB.在此基础上, 将小波提升算法应用到相干光正交频分复用系统中, 得到的抑制峰均比及误码率性能与应用Mallat算法时一致, 但算法的结构复杂度降低.

提出了一种光子晶体光纤Lyot-Sagnac环切割宽带光源的中心频率连续可调的微波光子滤波器.用温敏液体（Cat.19340）对两段光子晶体光纤（长度为11.94 m和1.94 m）中心的一个大孔进行填充后嵌入Lyot-Sagnac环,仿真分析了不同填充占空比对Lyot-Sagnac环梳状谱周期和滤波器通带中心频率调谐范围的影响,结果表明：占空比越大,Lyot-Sagnac环的梳状谱周期越小,滤波器通带中心频率的调谐范围越大.在占空比最大温度为20℃和80℃时,两段光子晶体光纤的有效长度为10 m时,Lyot-Sagnac环的梳状谱周期分别为0.36 nm和0.26 nm;当两段光子晶体光纤的有效长度为13.88 m时,Lyot-Sagnac环的梳状谱周期分别是0.26 nm和0.19 nm.用该Lyot-Sagnac环对宽带光源进行切割,当温度在20℃到80℃之间变化时,通过调节环内的偏振控制器,多波长光源波长间隔可在0.19 nm~0.36 nm范围内连续可调,实现了滤波器通带中心频率在31.04 GHz~58.81 GHz范围内连续可调.

提出并制作了一种马赫增德干涉仪级联光纤布喇格光栅的全光纤传感器,其中马赫增德干涉仪由两个球形结构组成,起分光器和耦合器的作用.分析了各项结构参量对灵敏度的影响,结果表明马赫增德干涉峰和光纤布喇格光栅的透射峰对不同参量的灵敏度不同.实验测得马赫增德干涉峰对温度、折射率和液位的灵敏度分别为0.072 45 nm/℃、87.65 nm/RIU和 0.029 714 nm/mm;光纤布喇格光栅透射峰对温度的灵敏度为0.009 89 nm/℃,但对折射率、液位不灵敏,因此可利用敏感矩阵实现双参量同时测量.该传感器可广泛应用于化学、生物和制药等领域.

提出了一种光子晶体光纤Sagnac环切割宽带光源的中心频率连续可调的微波光子滤波器.用温敏液体(Cat.19340)对光子晶体光纤(长度为5m)中心的一个大孔进行填充后嵌入Sagnac环.仿真分析了不同填充占空比对Sagnac环梳状谱周期和滤波器通带中心频率调谐范围的影响, 测得占空比越大, Sagnac环的梳状谱周期越小, 滤波器通带中心频率的调谐范围越大.在占空比最大的情况下,当温度为20℃和80℃时, Sagnac环的梳状谱周期分别为0.72 nm和0.52 nm, 用该Sagnac环对宽带光源进行切割, 当温度在20℃~80℃变化时, 多波长光源波长间隔在0.72 nm~0.52 nm连续可调, 实现了滤波器通带中心频率在15.5GHz~21.5GHz范围内连续可调.

提出一种基于Lyot-Sagnac滤波器和级联结构的高品质因数跳频带通微波光子滤波器.在该滤波系统中, 利用宽带光源和Loyt-Sagnac滤波器原理实现波长间隔可变的连续光载波.利用相位调制器与单模光纤形成第一级单通带微波光子滤波器, 光纤环形谐振器作为第二级滤波结构.经两级滤波器级联, 实现高品质因数跳频单通带微波光子滤波器.在使用三段保偏光纤的情况下, 通过调整偏振控制器的偏振状态, 可实现滤波器中心频率在1.012 1 GHz, 1.214 5 GHz, 1.416 9 GHz, 1.619 3 GHz, 1.821 7 GHz之间跳跃.由于采用了级联结构, 所设计的滤波器继承了前后两级滤波器的共同优点, 故滤波器的滤波特性良好, 品质因数最高可达13 155.69; 主旁瓣抑制比均在18 dB以上, 最高达25.51 dB.且该装置结构简单, 调谐便利.

提出了一种基于ZnTe碲酸盐玻璃的单芯光子晶体光纤偏振分束器.在外侧包层纤芯对称位置引入缺陷孔, 使缺陷模和纤芯基模发生耦合以实现光束分离.采用全矢量有限元法对所提出的单芯光子晶体光纤偏振分束器的特性进行研究, 结果表明: 该分束器可以实现1.3 μm和1.55 μm波长光的分离, 并使光束沿X和Y偏振方向同时传播;当光纤长度为15 mm时, 1.3 μm和1.55 μm处的串扰值分别低至-45.1 dB和-40.2 dB, 小于-20 dB的带宽分别为44.2 nm和67.1 nm;在传输波长1.3 μm和1.55 μm处的损耗值为0.063 dB和0.048 dB;偏振分束器在具有低串扰值的同时, 具有较低的限制损耗.

利用迭代部分传输序列（IPTS）限幅算法实现100-Gb/s高速偏振模复用相干光正交频分复用（PDM-CO-OFDM）系统峰值平均功率比（PAPR）抑制，并对其PAPR、误码率（BER）及非线性性能进行了分析。仿真结果表明，与限幅算法相比，IPTS限幅算法不仅可以进一步降低PAPR，还可以减小光纤的非线性效应，从而提高系统BER 性能。当互补累积分布函数（CCDF）等于0.0001时，IPTS限幅算法的门限值比限幅算法的优化了0.62 dB。与原始信号相比，IPTS限幅算法的最大峰值功率降低了2.63 dBm。相同条件下，IPTS限幅算法在光信噪比（OSNR）为12.28 dB时，BER 即可达到10-3，而限幅算法的最小BER 仅为1.55×10-3。当发射功率等于-1 dBm 时，IPTS限幅算法的Q 值与限幅算法相比提高了0.28 dB。

设计了一种基于肖特玻璃SF57的新型高双折射光子晶体光纤，在纤芯和包层同时引入椭圆空气孔，并且在包层的最内层对称地引入两个圆形空气孔.通过改变空气孔的间距和椭圆率，采用全矢量有限元法研究了该光纤的双折射、限制损耗和色散特性.数值研究发现，在纤芯中引入小椭圆空气孔，可极大地提高双折射的数值.通过优化光纤的结构参数，当孔间距Λ为1.60 μm，椭圆率η为0.5时，在波长1.55 μm处，双折射高达5.22×10-2，限制损耗低至8.82×10-10dB/m， 且该光纤在1.0~2.2 μm的波长范围内保持正常色散，可用于宽带色散补偿.该设计对研究新型背景材料的光子晶体光纤具有一定的意义.