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。

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。

针对井下近钻头处随钻测斜仪内径受限、井下环境温度梯度大等特殊恶劣环境,设计了一种用于测量石油井眼轨迹惯性的椭圆柱形光纤陀螺。由于光纤环存在热致非互易相移问题,以光纤环的Shupe误差为基础,采用4极对称绕法,建立了椭圆柱形光纤环的三维温度瞬态响应数学模型。结合光纤陀螺实际的工作环境,利用有限元法对椭圆柱形光纤环进行了数值仿真,定量分析其工作温度梯度下光纤环的Shupe误差,实验验证了模型的正确性。在光纤长度、光纤环层数和光纤环半径一定的条件下分别对圆柱形光纤环和椭圆柱形光纤环施加相同的温度激励,比较两种光纤环的热致误差速率。结果表明:椭圆柱形光纤环热致误差速率比圆柱形光纤环小35%~39%,在满足井下测量仪器体积受限的同时,可提高井眼轨迹惯性测量的精度。

强度调制大气激光通信要求远场强度分布均匀平坦，而光强均匀度将会由于其空间相干性的退化而有所提高。实验研究了一种D形多模光纤的输出光场强度分布特性，比较了激光经圆柱形多模光纤和不经过光纤的输出光场强度分布，证明了采用D形多模光纤作为模式混合器，输出的光束具有相干度低和均匀性好的特性。

为了提高半导体激光器与光纤的耦合效率和失配容忍度,提出了利用带铲形微透镜的多模光纤与大功率半导体激光器进行耦合的新技术。采用模场匹配的方法, 推导出耦合效率关系。在理论上讨论了耦合时在轴向、倾角的失配容忍度，并在实验中得到了高达78.5%的耦合效率。这一结果对提高铲形光纤的实用性是有帮助的。

用实验方法测量了楔形光纤探针的传输效率随光纤楔角的变化关系,作出传输效率曲线,通过测定楔形光纤探针传输效率的实验可知,楔体角度越大,过渡区越短,泄漏光就越少,传输效率会提高。在楔角由20.2° 增大到33.6° 以及楔角由55.8° 增大到83.6° 时,传输效率曲线呈较快的上升趋势;在楔角由33.6° 增大到55.8°,传输效率曲线上升趋势较缓。在相同的条件下,楔形光纤探针的传输效率随入射光波长的增大而快速地下降。

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。

文章对40 Gbit/s PIN/TIA组件的光纤耦合进行了理论分析，并进行了一些实验研究。通过使用紫外胶和精细固化方法， 进行了光纤耦合固定，使得40 Gbit/s PIN/TIA组件灵敏度达到国内领先水平。经测试，40 Gbit/s PIN光纤精细对准后的响应度可达0.65 A/W，耦合固定后的光响应度超过0.46 A/W。

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。