微粒运输和定向操纵在生物领域和医学新技术方面有着广阔的应用前景。设计了一种鳍豚形光纤光镊结构，其结合高阶LP₂₁模式实现了光纤传送带功能。通过将650 nm光源输入155 nm单模光纤中激发高能量比的LP₂₁模式，增强了光纤侧边缘的光场强度。在较低光功率的情况下，将聚苯乙烯微粒（5 μm）捕获在光纤周围侧边缘处，并且沿光纤边缘将其运输至尖端处，最终以粒子枪形式将微粒弹射出去。应用有限元法仿真了鳍豚形光纤探针的光场强度分布，分析了微粒在光纤上的受力情况，并在不同光功率下与普通锥形光纤进行了对比实验，验证了该结构的优越性。该方法设备简单，为光纤操纵提供了新的可能。

自1986年光镊技术被发现以来, 光的力学效应的研究与应用成为了光学研究中的一个重要分支。不同于传统的显微镜构造的光镊平台, 基于环形芯光纤的光镊为更多维的粒子操纵提供了方便, 并能使得显微系统与操纵系统分开来。光镊能实现对粒子的捕获, 但如果要进一步地对粒子的姿态进行操纵, 就需要基于多芯光纤的光学微光手, 而如果想要将捕获粒子发射出去, 就需要基于同轴双波导光纤的光枪。介绍了基于不同种类光纤的光镊、光手和光枪的设计以及它们对粒子的操控效果。

为了解决分布式反馈激光器的光发射次模块耦合封装中存在最大耦合效率局限的问题,采用楔形截顶光纤微透镜代替分立式透镜的直接耦合的方法, 得到斜面倾角0.6rad、耦合距离60μm、半宽度15μm的楔形截顶光纤端面模型。在此基础上与分立式和直接耦合进行对比, 讨论了纵向、横向和角度偏移误差。结果表明, 纵向耦合距离在-21.45μm~56.79μm, 角向耦合角度在-8.3°~8.5°, 耦合效率始终大于70%;结构整体容忍度较高, 耦合效率达84.40%。该研究可为下一代分布式反馈激光器的次发射模块耦合封装器件提供新的解决方案。

为了测量液体的浓度, 设计制作了一个U型光纤传感系统。在固定光源波长以及恒温的条件下, 激光光源发出的光信号在U型光纤传感区域发生全反射, 并且得到被测液体参数的调制, 通过测量光接收端电信号的大小, 可以得到被测液体的浓度。整个实验装置结构简单, 主要由激光光源、U型光纤传感探头和光接收器件组成。实验以食盐溶液和蔗糖溶液为测量对象, 分析并比较了U型光纤探头在不同曲率半径下的测量结果, 浓度分辨率可以达到0.05%。这个装置能够测量透明液体或者适度吸收的半透明液体, 具有简单、小巧、稳定性高、价格低廉等优点。测量结果和理论分析十分相符, 从而验证了该实验的正确性和可行性。

采用磁控溅射方法在侧边抛磨的光纤光栅（D型光纤光栅）上溅射40 nm WO3Pd复合薄膜，制作了D型光纤光栅氢气传感器.40 nm WO3Pd复合薄膜是由5 nm的WO3、5 nm的WO3/Pd混合膜和30 nm的Pd 薄膜组成.实验中,首先采用射频溅射技术向D型光纤光栅溅射5 nm WO3薄膜，再利用共溅射技术溅射5 nm WO3/Pd混合膜，最后用直流溅射技术溅射30 nm的Pd薄膜.SEM结果显示在多次通氢气后WO3Pd薄膜仍然具有较好的表面形貌，这说明WO3Pd复合薄膜具有较好的机械性能.实验结果表明:该氢气传感器具有较好的重复性，同镀有同样氢气敏感膜的普通FBG相比，D型光纤光栅的灵敏度提高了200%;在氢气体积浓度为6%时，D型光纤光栅传感器的波长变化为15pm.

采用楔形光纤(WSF)实现了与半导体多量子阱(MQW)平面光波光路(PLC)芯片的高效耦合。在多量子阱平面光波光路前置模斑转换器(SSC)和不加模斑转换器的情况下,用阶梯串联法(SCM)数值模拟并优化设计了楔形光纤平面光波光路间最佳耦合参量：楔形光纤楔角45°、端面圆柱透镜曲率半径2.5 μm、模斑转换器多量子阱平面光波光路出射椭圆光斑长半轴3.5 μm、纵横比5、楔形光纤平面光波光路间垂直方向和水平方向无偏移、纵向间距5.5 μm。用反向推演法(IDM)实验分析了楔形光纤样品的出射光场,与阶梯串联法(SCM)计算结果相比长轴误差为3.125%,短轴误差为0.8%。建立楔形光纤平面光波光路单模光纤(SMF)的耦合实验系统,在1.55 μm波长处以单模光纤作为出纤的相同条件下,发现楔形光纤激励入射平面光波光路比单模光纤和锥形透镜光纤(TLF)作为入纤的耦合效率分别提高了24.827 dB和16.22 dB,为多量子阱平面光波光路芯片尾纤封装技术提供了实验原型。

用材料力学理论分析了D形光纤Bragg光栅(D－shaped fiber Bragg grating，D－FBG)以及常规光纤Bragg光栅由弯曲引起的轴向应变，得到了光栅Bragg波长漂移的弯曲敏感特性．实验结果和理论计算结果基本相符．与常规FBG相比，该D－FBG的弯曲灵敏度要高近80倍．因此DFBG可以直接应用于弯曲形变的测量，以及间接应用于压力、加速度等物理量的测量．理论分析和实验结果对采用该类型光纤光栅的器件和传感系统的设计具有参考意义．

报道了双端抽运连续输出的掺Yb3+双包层高功率光纤激光器。实验采用了中心波长在975 nm附近的两种输出形式的半导体激光器(LD)作为抽运源,测量了不同抽运条件下的输出功率特性和光谱特性。在仅尾纤输出的半导体激光器抽运下获得了斜率效率为42%,峰值波长为1103.8 nm的9.2 W激光输出;在仅准直输出的半导体激光器抽运下获得了斜率效率为57%,峰值波长为1104.4 nm的20.0 W激光输出;当两个半导体激光器在双端同时抽运时,获得光纤激光最大输出功率为30.6 W,输出峰值波长为1108.4 nm,以及49%的总体光-光转换效率。