为了对硝酸钆进行高灵敏检测，研究一种基于微纳光纤干涉仪的光纤环腔激光传感器。制备了一种具有双锥结构的微纳光纤干涉仪，微纳光纤的强倏逝场可与外界环境或周围介质发生有效相互作用，且倏逝场随着光纤双锥结构直径的减小不断增强，折射率传感的灵敏度指标也有显著提高。实验结果表明：当微纳光纤的直径为20 μm时，传感器的折射率灵敏度达1925 nm/RIU；对于硝酸钆溶液的质量浓度，该传感器的灵敏度高达0.172 nm/（mg·mL^-1）。此外，该光纤环形激光传感器具有灵敏度高、结构紧凑等优点，在生物修饰和化学传感等方面有广阔的应用前景。

跳模会导致单波长光纤环形激光器相干性有不同程度的退化,严重影响光学系统的性能。设计一种基于匹配干涉仪的相干坍塌抑制方案,分析抑制机理。并分别搭建臂差可调的空间光匹配干涉仪(SLMI)和全光纤结构匹配干涉仪(AFMI),通过实验对抑制效果进行方案验证。结果表明:当SLMI的等效臂差不断逼近理论值时,可监测到多模匹配干涉现象,该现象等效于单纵模激光干涉,从而实现相干坍塌抑制;AFMI结构紧凑,便于嵌入光纤相干探测系统中,能有效抑制随机跳模引入的相干坍塌和相位噪声谱级的大幅上升,降低系统虚警概率。作为一种被动手段,匹配干涉仪对抑制或规避模式失稳引起的相干坍塌具有指导意义。

针对光纤环形激光器输出所表现出的复杂多纵模振荡现象，在实验研究中，采用光学外差并结合射频频谱仪的探测方法，对两种外加调制工作状态下光纤环形激光器的模式动态输出进行了实时测量与时频分析。通过对光纤环形激光器系统输出的总光强信息与探测范围内获取到的多纵模动态特性进行同步提取与时频分析，将光纤环形激光器输出动态特性的研究范畴从总光强表现出的低维混沌特性扩展到多纵模具有的高维混沌信息。根据实验结果分析多纵模强度随时间的演化行为与总光强输出的内在关联，以及掺铒光纤环形激光器输出在外部调制状态下的内在动力学特性。

用光纤激光器和阵列波导光栅搭建多通道自混合干涉系统,用光谱分析仪监测环路中的光谱特性。研究了多通道自混合干涉时的环路中光谱的特性以及温度对自混合干涉效应的影响。实验结果显示:环路中无光反馈时,其光谱是多个峰值,各峰值与阵列波导光栅通道特性对应,其包络与掺铒光纤激光器的自由增益谱吻合;有光反馈时,该通道光强减弱,多个通道同时引入光反馈时,光路中能量泄露到其他增益较高的通道,形成尖锋;当靶面距离光纤端面较近时,形成强反馈,该通道中会产生自激现象;当环境温度较高时,与AWG对应的各通道都能形成明显的波峰和波谷,温度较低时,波长较短部分波形较平坦,不适合作为传感通道。结果表明,多通道自混合干涉系统用于传感网络是可行的。

研究了多通道自混合干涉时的环路中光谱的特性以及温度对自混合干涉效应的影响。用光纤激光器和阵列波导光栅搭建多通道自混合干涉系统, 用光谱分析仪监测环路中的光谱特性。实验结果显示: 环路中无光反馈时, 其光谱是多个峰值, 各峰值与阵列波导光栅通道特性对应, 其包络与掺饵光纤激光器的自由增益谱吻合；有光反馈时, 该通道光强减弱, 多个通道同时引入光反馈时, 光路中能量泄露到其他增益较高的通道, 形成尖锋；当靶面距离光纤端面较近时, 形成强反馈, 该通道中会产生自激现象；当环境温度较高时, 与AWG对应的各通道都能形成明显的波峰和波谷, 温度较低时, 波长较短部分波形较平坦, 不适合作为传感通道。证明了多通道自混合干涉系统用于传感网络是可行的。

检测光纤环形激光器输出模式的动态特性是实验与工程应用的难题之一。在不同抽运强度以及长时间运转条件下,激光器会输出复杂的模式动态现象。受限于实验手段，目前的实时测量系统局限于仅获取激光器的输出强度信息而无法准确获取更多的模式动态特性。基于这一点，报道了采用光学外差的测量方法，搭建相应的实验装置测得待测光纤环形激光器与参考光源的拍频信号。实验中可实时获取包括跳模以及频率漂移在内的模式动态时频瀑布图，并提取各模式强度的时间序列，进而能够检测光纤环形激光器输出模式动态特性以及分析模式光强，为控制光纤环形激光器输出以及探究其内在频率动力学特性提供重要的测量手段。

提出了一种基于压电陶瓷闭环控制的线性可调谐环形腔光纤激光器。光纤激光器环形腔结构中光纤光栅固定在压电陶瓷上，通过控制压电陶瓷改变光纤光栅波长，从而改变环形腔光纤激光器的波长，构成基于压电陶瓷的可调谐环形腔光纤激光器。应变传感器贴附在压电陶瓷上，实时监测压电陶瓷的步长变化，通过惠斯顿桥式电路反馈给驱动控制系统，并补偿和修正压电陶瓷固有的磁滞和蠕变特性，形成压电陶瓷闭环控制系统。实验结果表明基于压电陶瓷闭环控制的可调谐环形腔光纤激光器调谐线性度好，波长调谐范围可达0.9 nm，线宽为4 kHz，波长稳定性为±0.01 nm，功率稳定性为±0.3 dB。

双向半导体光放大器(SOA)光纤环形混沌激光器输出波形呈帧型结构，相邻帧波形具有相似性且受到外界扰动时其相似性下降。为了获得相似性高且一致性好的混沌波形以准确检测扰动的发生，实验研究了影响该激光器相邻帧相似性的各种因素，包括SOA 性能及其驱动电流、系统结构的对称性、输出耦合比以及光纤环长。以相邻帧互相关峰值的平均值考察其相似性，最大偏差衡量其一致性。结果发现，具有偏振保持特性的光功率放大器(BOA)是最适合的有源器件，且其驱动电流越大，相邻帧相似性越好。只要调整偏振控制器使得输出混沌波形呈连续窄带谱的类正弦信号，则系统结构的对称与否、耦合比和光纤环长都不影响其相邻帧的相似性，但光纤环长却影响系统的灵敏度。考察了系统的工作稳定性，5 min 左右相邻帧相似性的波动在10-3 量级。