采用高温二次化料的方法制备一种多梯度折射率芯光纤所用掺镱锂硅酸盐玻璃，测量了玻璃样品的吸收光谱、荧光光谱和荧光寿命，利用McCumber理论计算了该玻璃系统中镱离子的2F5/2→2I7/2能级跃迁受激发射截面。研究表明锂硅酸盐玻璃中Yb3+在1006 nm处的σemi为0.38×10-20 cm2，荧光有效线宽为82.4 nm，荧光寿命为1.31 ms。在530 ℃高温硝酸钠熔盐中，对玻璃Li+-Na+离子交换到达中心轴前后制作的梯度折射率透镜的成像和折射率分布特性进行了研究。光谱分析和离子交换实验结果表明，该玻璃是制作梯度折射率光纤的理想材料，可用于多梯度折射率芯光纤的制作，是大模场光纤的候选材料。

为了实现一个表达式同时反映Y分支光波导在纵横两方向上的折射率分布, 通过对玻璃结构和离子交换过程进行分析, 采用逆向分离变量法提出了基于横向和纵向两个方向折射率分布函数乘积的横截面折射率分布函数, 并利用MATLAB软件对优化结果进行了编程模拟。利用Tl+-Na+离子交换法在BK7玻璃基底上制备了Y分支1×2型3维光波导, 利用雅明干涉法对光波导横截面的折射率分布进行了测量。结果表明, 利用改折射率分布函数模拟得到的Y分支光波导横截面折射率分布与雅明干涉法实验测得的结果吻合。该改进型折射率分布函数可以对Y分支光波导横截面折射率分布进行模拟, 能准确快捷地对Tl+-Na+离子交换Y分支3维光波导横截面折射率分布进行重建。

利用Cu+-Na+离子交换技术制备了玻璃平面光波导,在632.8 nm波长下,用棱镜耦合技术测量出所制备波导的有效折射率,利用反WKB方法确定了平面光波导的折射率分布,并对折射率分布进行了函数拟合,近似符合高斯分布.求出了所制备玻璃平面光波导在580℃的扩散系数为De≈2.223×10-15 m2/s.

通过数值计算模拟了K+-Na+二次扩散玻璃波导的折射率轮廓,阐述了利用K+-Na+二次离子交换的方法,在BK7玻璃上制作波导的过程,分析了极化率不同的扩散离子对的选择对波导有效折射率变化的影响,以及扩散平衡时体积变化对表面折射率的影响,描述了扩散引起的波导内部诱导应力变化.设计了测试波导损耗以及波导表面折射率改变的实验装置,对尺寸10mm×10mm×1.5 mm和10 mm×5 mm×1.5 mm两组BK7玻璃基片上的玻璃波导进行了测试,测试结果与理论吻合较好.

对采用BK7玻璃并经过K+ Na+二次离子交换法制备的波导，用数值求解分析了一次和二次离子交换所形成的折射率分布,并分析了影响折射率变化的原因。