对激光二极管端面抽运NdYAG/Cr4+∶YAG/YAG键合晶体的1 064 nm被动调Q激光性能进行了研究.对比分析了Cr4+∶YAG晶体初始透过率分别为84.9%和90.6%的调Q激光输出特性, 以及不同耦合输出镜透过率对调Q性能的影响.结果表明, 在特定抽运功率下, 各输出特性参数的优化(高输出功率, 高重复频率, 窄脉冲宽度)分别对应一个最佳的输出镜透过率; 随着抽运功率增加, 对应最佳的输出镜透过率越大.对比两种初始透过率的Cr4+∶YAG晶体对应的激光输出特性, 84.9%初始透过率的晶体获得相对较低的平均输出功率, 但相应的重复频率较小, 脉冲宽度窄, 使得调Q激光的峰值功率明显提高.采用30%透过率的耦合输出镜和10.4 W入射抽运功率下, 获得了3.2 W平均输出功率、9.7 ns脉冲宽度和52 kHz重复频率的激光输出, 经计算可知峰值功率达6.3 kW.

为了提高长周期光纤光栅对环境介质折射率的传感灵敏度，提出一种长周期光纤光栅的周期和包层半径的结构优化.基于长周期光纤光栅的耦合模理论，分析了长周期光纤光栅的周期和包层半径的大小分别与环境介质折射率传感灵敏度的关系，讨论了长周期光纤光栅的周期和包层半径对折射率传感的影响以及控制光栅周期与包层半径对折射率传感的重要性.为使优化的长周期光纤光栅具有实用性，谐振波长设计在1.55 μm的常规波长范围，经过多次摸拟实验，提出最佳优化参量为: Λ=380 μm，rcl=17 μm，对环境介质折射率从1.26~1.38不同值的实验测试，折射率传感灵敏度达到0.000 12，长周期光纤光栅的结构优化获得理想的预期效果.

为了同时探测混合溶液中多种溶质的浓度，提出一种用光纤法布里-珀罗谐振器作为传感器测量混合溶液中多溶质浓度的测量系统.从理论上分析了光纤法布里-珀罗谐振器干涉透射波长与混合溶液浓度之间的关系，采用光纤法布里-珀罗谐振器干涉透射波长实现了高准确度同时测量混合溶液中多溶质浓度的原理和可行性.构建了由InGaAs发光二极管光源、光纤耦合器、FFPR传感器、光电信号转换和放大器、光谱分析仪等组成的测量系统.对乙醇和甘油的9组标准混合溶液进行测量实验，并用测量结果标定了混合溶液中各溶质浓度与光纤法布里-珀罗谐振器传感器干涉透射波长之间的数学解析关系式.根据数学关系式用Action Script 2.0脚本语言编写程序，计算机实时监控了混合溶液中各溶质浓度的变化过程.

设计了一款基于Fabry-Perot(F-P)干涉仪监测溶液浓度微小变化量的传感装置.利用光纤传输激光并用分体CCD采集图像，实现对溶液浓度的高精度微变化量的实时监控和测量.从理论上分析了F-P干涉仪干涉条纹的改变数目Δk与溶液浓度微变化量Δc(Δk)之间的关系，采用平面F-P干涉仪实现高精度测量溶液浓度微变化量的原理和可行性.在实验上构建了由He-Ne激光器、石英光纤、平面F-P干涉容器腔、面阵分体CCD、计算机等组成的实验监控与测量装置，对三组不同浓度的甘油溶液进行测量，通过观察干涉条纹的改变数目测定溶液浓度的改变量，用实验结果标定溶液浓度微变化量Δc(Δk)与干涉条纹改变数目Δk之间的数学解析式.实验结果表明：采用该系统可以监测到10-4量级的溶液浓度的变化值.