对线性啁啾光纤光栅（LCFBG）进行局部点加热时，在不同加热温度、加热宽度和加热位置情况下的输出光谱特性进行了研究。通过数值模拟发现，改变栅区局部加热点的温度和宽度，对透射禁带中窄带透射峰的透射率有较为明显的影响，其透射峰的中心波长也将会发生一定的漂移；透射峰的中心波长与栅区局部加热点的位置存在线性对应关系，且透射峰波长变化范围可覆盖整个透射禁带；LCFBG啁啾系数的大小，决定了改变加热位置导致的透射峰波长的调谐速率。基于理论研究结果，以热敏打印头的加热阵列为加热源，对LCFBG栅区进行局部点加热时的输出光谱特性进行了实验研究，得到了重复性和稳定性都较好、可多波长调谐的窄带透射峰。在实验误差范围内，实验结果与数值模拟得到的结论较为一致。

为获得较大展宽量的光纤器件,在相位掩模版刻写技术的基础上设计并制作了两种啁啾光纤布拉格光栅(CFBG)展宽器。基于相位掩模版刻写技术的原理和CFBG的色散补偿理论,提出了两种展宽器的制作方法,并优化了刻写光路,获得了高反射率、大反射带宽的CFBG。通过拉力传感器控制CFBG的反射谐振波长,通过改进刻写方式制作了大色散量的CFBG级联展宽器和大反射带宽的CFBG串联展宽器。搭建了两种展宽器的测试光源,通过直接测量的方式得到CFBG级联展宽器所提供的展宽量约为345 ps,这与理论结果相符;通过正、反接的方式间接推算了CFBG串联展宽器所提供的展宽量约为278.7 ps,这小于理论结果。

提出并实验验证一种级联啁啾光纤光栅反馈半导体激光器产生宽带、无时延混沌激光的方法。在该方法中，级联啁啾光纤光栅的高色散引入不规则的外腔模式，破坏了外腔模式谐振，进而消除混沌信号的时延特征。此外，不规则的外腔模式与激光器内部模式拍频，引入了新的高频振荡，进而增强混沌信号的带宽。对比研究了单个与级联啁啾光纤光栅反馈系统中色散光反馈强度、激光器与光栅波长失谐对混沌信号带宽及其时延特征的影响。结果表明，在强反馈、负波长失谐的条件下，级联反馈系统具有更好的带宽增强与时延特征抑制效果，获得了3 dB带宽12 GHz且无时延特征的混沌信号。

提出并设计了一种环形腔掺铒光纤激光用于温度传感的方法。利用啁啾光纤光栅进行光学滤波, 结合未泵浦掺铒光纤作为可饱和吸收体稳频, 实现了环形腔掺铒光纤激光器单波长激光输出。通过温度变化实验, 实现了单波长激光输出的温度传感测量。泵浦源输出功率为219 mW时, 实现了1 555.25 nm单波长激光输出, 3 dB线宽为0.06 nm, 边摸抑制比为47.05 dB。实验中对1 555.25 nm单波长激光进行稳定性测试, 10 min内激光输出功率变化为0.59 dB。利用温度加热平台对啁啾光纤光栅进行升降温实验, 升温过程温度灵敏度为12.59 pm/℃, 线性度为0.998 6, 降温过程温度灵敏度为12.58 pm/℃, 线性度为0.998 3。不同温度条件下对激光进行稳定性测试, 在10 min监测时间范围内, 50 ℃和300 ℃激光输出功率变化分别为0.27 dB和0.09 dB。

基于频率-时间映射理论,提出一种简单、全光纤任意波形产生方法。该方法简化了具有任意反射谱的线性啁啾光栅设计方法,结合啁啾光栅的色散特性,能够实现用户定义的任意波形脉冲信号。利用由传输损耗公式推导的折射率调制幅度与光栅反射率的关系,可实现具有任意形状反射谱的啁啾光栅的逆向设计;微调折射率调制幅度伸缩因子和折射率调制顶点的归一化光谱位置可优化反射谱形状,在保证高反射率的情况下(≥90%),设计误差可降低至10%以下。阐明啁啾光栅色散特性引入的频率-时间映射关系,将设计的光谱形状映射到时域波形,改变光栅设计参数,可灵活控制输出脉冲的形状和脉宽。基于Matlab和Optisystem仿真软件,以常用重要波形(三角形、锯齿形、矩形、梯形、高斯型、抛物型脉冲)为例验证了系统的可行性。该方法简单灵活,对任意波形产生和应用研究具有一定的参考价值。

飞秒激光在工业加工、精密测量、****、科学研究等领域具有广阔的应用前景。报道了基于光谱控制与色散优化的高功率、高脉冲质量飞秒啁啾脉冲放大系统。利用与压缩器色散量相匹配的色散可调啁啾布拉格光纤光栅(CFBG)作为展宽器,通过微调CFBG色散量补偿系统的残余色散使整个系统的净色散趋于零;同时引入光谱滤波等手段,保证入射到主放大器之前的脉冲光谱形状不发生畸变,避免了放大过程中脉冲质量的劣化。最终获得了重复频率为50 MHz、平均功率为24 W、脉冲宽度为198 fs的高脉冲质量飞秒激光输出。

提出了一种基于啁啾光纤布拉格光栅(CFBG)的可调谐双通带微波光子滤波器(MPF)结构,并对该结构进行了实验验证。利用两个级联的拥有不同中心反射波长、带宽及啁啾率的CFBGs,对已调制的光信号产生不同延时,获得了两个不同的频率通带。基于此,通过调整马赫-曾德尔干涉仪(MZI)中的可调谐光延迟线,改变MPF的自由频谱范围,可实现两个通带中心频率的调谐。实验中获得的中心频率分别为6.75 GHz和16.07 GHz的频率通带。通过调节MZI两臂的臂长差,实现了MPF中心频率的调谐。所提出的双通带MPF结构简单,具有很好的可调谐性和稳定性。

中红外波段包含极其重要的大气窗口和众多分子的指纹区, 基于硫系玻璃的中红外光纤激光器逐渐引起人们的重视。由于硫系玻璃具有极高的非线性和色散特性, 脉冲激光在硫系光纤中的展宽成为发展中红外超短激光必须解决的重要问题。针对脉冲激光在硫系光纤中传输的展宽问题, 设计线性啁啾光纤光栅, 用于补偿高斯脉冲激光经过光纤之后的色散展宽。模拟结果表明: 光纤色散导致的脉冲展宽可以通过线性啁啾光纤光栅进行很好的补偿。进一步研究发现, 通过对设计的啁啾光纤光栅运用高斯变迹函数进行切趾优化, 可以显著改善色散补偿的效果, 以获得对脉冲激光色散展宽的完全补偿。文中的研究对于设计高质量的硫系中红外光纤激光器具有理论指导意义。

提出了一种基于激光拍频测量实现光纤光栅温度传感解调的方法,并构建了三层BP神经网络模型对温度传感数据进行优化。该方法分别采用线性啁啾光栅(CFBG)和传感光纤光栅(FBG)作为光纤激光系统的反馈腔镜,测量激光器拍频随传感光栅温度的变化实现温度传感。为减小CFBG非线性时延及时延抖动引起的温度测量误差,采用三层BP神经网络模型,将所测的拍频频率与对应温度经过BP神经网络训练。实验中,重复测量10次,得到10组拍频频率/温度数据。随机选择9组频率数据作为训练校正集,送入三层 BP 网络模型的输入层作为网络输入值,其相应的实际温度值作为网络的输出值,训练网络的权值和阈值,直至满足设定的目标使网络的参数及结构最优化。另一组作为验证样本集,测试该网络模型的实用性。此组数据的温度灵敏度和相关系数分别为37.89 kHz/℃和99.767％,对该组数据训练温度校正及预测,其相关系数达到99.95％。结果表明,利用三层BP神经网络算法对实验数据进行校正,能够有效地提高系统的测量精度。