提出并实现了一种用于双参量同时测量的强耦合七芯光纤布拉格光栅（SCF-FBG）。在透射光谱中观察到2个布拉格谐振峰，对应SCF的类HE₁₁和类HE₁₂超模式反向谐振耦合。该传感器由SCF拼接在中心对齐的2个标准单模光纤构成，其透射谱中还包括由超模式间的马赫-曾德尔干涉产生的干涉条纹。分别测量了该器件对温度和应变的响应，结果表明：2个布拉格谐振峰的温度灵敏度分别为9.56 pm/℃和9.55 pm/℃，应变灵敏度分别为0.64 pm/με和0.584 pm/με。其中，干涉谷的温度灵敏度和应变灵敏度分别为11.8 pm/℃和-0.925 pm/με，因此该器件能够同时用于温度和应变的测量。

提出一种基于大空气孔保偏微结构光纤偏振回旋滤波器(PM-MOF-RF)的光微流折射率传感器。保偏微结构光纤(PM-MOF)沿轴向引入周期性往复扭转结构,可实现光纤中正交偏振模的谐振耦合,通过偏振检测,可得到类似于长周期光栅的透射光谱,从而获得偏振回旋滤波器(PRF)。基于耦合模理论,对该器件的透射光谱进行仿真。在该器件两端与单模光纤(SMF)连接处分别接入一小段C形光纤,可将待测液体导入和导出MOF的空气孔而不影响SMF与MOF的光信号耦合,从而得到一个全光纤的光微流折射率传感器。通过有限元分析方法模拟微流折射率在1.333附近变化时PM-MOF的相模式双折射色散曲线,进而可得不同微流折射率的透射光谱,通过追踪光谱波长漂移,得到7196.4 nm/RIU(RIU为折射率单元)的折射率灵敏度,同时可知当按比例缩小光纤尺寸时,可将其灵敏度提升至16754.0 nm/RIU。

将向列相液晶(E7)与光纤U型腔相结合,通过外加电场对液晶分子进行取向,分别获得了寻常光和非寻常光的干涉光谱,并获得了其不同的温度系数特性。实验发现:在液晶清亮点以下时,随着温度的升高,非寻常光的干涉光谱向短波长方向移动,而寻常光干涉光谱则一般向长波长方向移动;当接近清亮点时,光谱的移动速度加快;在液晶清亮点以上时,偏振相关干涉消失,干涉光谱随温度升高而发生蓝移。进一步推导了液晶的温度系数,理论分析与实验结果一致。该系统具有结构紧凑、集成度高和稳定性好等优点,在液晶的温度效应表征、偏振光学以及光传感等领域中具有良好的应用前景。

研究一种基于激光微孔加工的温度补偿型光纤微流传感器。采用飞秒激光诱导水击穿的方法,在光纤布拉格光栅(FBG)和光纤镀金端面之间,刻写一条垂直于纤芯的均匀微流通道,制作单端反射式传感器,并对光谱进行快速傅里叶分析,可同时获得FBG和法布里-珀罗(F-P)谐振腔的波长信息。实验结果表明:FBG和F-P谐振腔对外界环境温度及微流折射率具有不同的响应特性。通过检测FBG光谱频移可得到温度信息,再从F-P谐振腔光谱中扣除温度的影响部分,即可得到温度补偿的折射率信息。实验得到传感器在中心波长为1550 nm处的折射率灵敏度约为1.2038 nm·RIU ^-1(RIU为单位折射率),该数值可通过光纤结构进行优化,设计的传感器具有结构简单、操作方便及可实时检测等优点,在生物化学、医学等传感领域中拥有良好的应用前景。

提出一种新型取样布拉格光纤光栅传感器, 用于温度和轴向应变的传感。为了制作该传感器, 利用特种光纤熔接机在单模光纤上制造出单螺旋扭转结构, 然后在单螺旋结构上利用紫外激光侧写和相位掩模板技术刻写布拉格光纤光栅。该取样光栅反射谱具有等间距、窄带宽的特点, 并且可通过调整单螺旋扭转率来自由改变取样周期。通过实验研究了传感器对温度和光纤轴向应变的响应, 结果表明：当单螺旋扭转周期P=504.0 μm(扭转率α=12.47 rad/mm), 布拉格光栅周期Λ=544.6 nm, 器件长度L=5.0 mm时, 温度和轴向应变灵敏度分别为10.12 pm/℃和1.12 pm/με。较同类型取样光栅传感器, 该传感器具有制作简单、灵活性高、稳定性高和成本低的优点, 且在多波长光纤激光器和多通道光谱滤波器等领域展现出应用潜力。

提出并实现了一种基于大偏置量熔接的单端反射式光纤Mach-Zehnder（M-Z）干涉仪。在一段数百微米长的单模光纤两端以大偏置量对称地错位熔接两段光纤，将其中一段光纤的端面镀制薄金膜作为反射镜面，使在外界环境和光纤包层材料内传输的光产生相位差，并在器件反射端能够观测到较强的干涉光谱。实验发现，该干涉光谱随外界折射率（RI）变化可发生较高灵敏度的漂移，当偏置量为62.5 μm和空腔长度为554 μm时，测得其水环境的折射率灵敏度和空气中的温度灵敏度分别为-13257 nm/RIU（RIU为单位折射率）和37.33 pm/℃。与已报道的同类型器件相比，所提传感器具有折射率灵敏度高、结构紧凑、可单端测量以及稳定性好等优点，在生物化学传感和环境污染监控等领域中具有良好的应用前景。