基于光纤布拉格光栅对（DFBGs）的双波长线形腔光纤激光器利用偏振烧孔效应实现双波长激光稳定输出的研究颇多，但有关3 dB光纤环形镜（FLM）与光纤布拉格光栅（FBG）构成腔镜或仅FBG构成腔镜，以及DFBGs的选择对其激光输出性能［光信噪比（OSNR）、斜率效率及稳定性等］的影响的研究很少。本文实验首先在双波长线形腔掺铒光纤激光器中比较了3 dB FLM与FBG构成腔镜和仅FBG构成腔镜的双波长激光的输出性能，结果表明，仅FBG构成腔镜的输出性能优于3 dB FLM与FBG构成腔镜的输出。其次在仅FBG构成腔镜的线形腔中对低反射率FBG（输出镜）反射率相同与不同时的输出性能进行了对比，研究表明，低反射率FBG的反射率相同时双波长激光输出具有较高的OSNR、斜率效率和稳定性。接着改变构成腔镜的两对FBG的中心波长间隔分别为4、8、12 nm，研究表明，中心波长间隔越大输出越稳定，OSNR越高，但激光器的斜率效率有所降低。最后在室温环境下实现了两个激光波长分别为1550 nm和1562 nm、OSNR分别为50.24 dB和51.19 dB左右、中心波长变化分别小于0.030 nm和0.035 nm、输出功率波动分别小于0.061 mW和0.059 mW、3 dB带宽分别为~0.146 nm和~0.144 nm的稳定输出，该结果为线形腔双波长的更优输出。

采用能增强瑞利散射效率的光纤随机光栅作为掺铥光纤随机激光器的随机分布反馈介质，光纤环镜下激光器形成半开腔结构，在793 nm半导体激光器泵浦下，实现了波长为1951 nm的单波长随机激光输出。激光器的泵浦阈值功率为2.1 W，比已报道的相同泵浦波长的掺铥光纤随机激光器的阈值低40%。在泵浦功率为6 W时，获得的激光输出功率为142.9 mW，边模抑制比为43 dB，输出激光在1 h内的波长偏移量小于0.1 nm，功率波动小于3.7 mW，具有良好的稳定性。

针对两对被时间延迟分开的脉冲会根据相位和时延的变化影响脉冲间的传输特性, 且在脉冲重叠区域会受到交叉相位调制的影响发生干涉现象的问题, 文章提出了在色散渐减光纤环镜中观察脉冲对的传输特性, 研究结果表明, 可根据脉冲对之间的相位和时延变化, 观察脉冲对的时域特性和啁啾特性, 分析脉冲对在不同情况下的传输特性。

为了实现双折射光纤环镜(Bi-FLM)传感器的在线测量, 采用推导得出的基于波长解调双折射光纤环镜应变传感器在线测量的理论表达式, 选取典型通讯波长1550nm和1310nm附近的2组波长进行了计算, 所得应变均与给定应变基本吻合。结果表明,利用干涉光谱任意连续4个相邻的波谷波长及其双折射光纤初始长度、初始双折射率和初始双折射应变系数便可计算出双折射光纤受应变后的绝对长度, 并以此计算所受应变唯一大小; 根据干涉光谱任意4个相邻波谷波长相对位置蕴含着应变信息的特点, 区分是干扰还是外界传感量导致干涉光谱变化, 以此剔除外界干扰, 提高了测量精度。该研究对Bi-FLM应变、振动等各类传感器实现计算机在线测量, 提高测量精度具有指导意义。

光纤1/4波片是光纤电流传感系统中的关键器件，为此提出并实现了一种1/4波片制作方法。该方法将两段长度近似相等的高双折射光纤(HBF)以轴间夹角90°进行熔接，然后拉伸其中一段光纤使得它们的相位差为π/2，从而制成1/4波片。调节时，将正交熔接的光纤接入到3 dB耦合器构成高双折射光纤环镜(Hi-Bi FLP)，实时检测环镜的透过率以确定相位差。推导了检测系统的透过率公式，详细分析了调节过程中透过率曲线的变化规律，并根据透过率及透过率曲线的斜率来确定相位差。搭建了调节系统，验证了该方法的可行性。该方法具有准确度高、调节方便等优点。

为了将拉锥光纤的光学特性和光纤环镜的滤波特性相结合, 提出了一种用拉锥光纤优化的光纤环镜滤波器结构。实验研究发现, 在级联的2阶高双折射光纤环镜滤波器中接入拉锥光纤, 滤波器输出谱的主峰3dB带宽得到显著压缩, 品质因数进一步提高, 其Q值很容易达到5.2, 滤波器在10dB~35dB调制深度范围内调谐更灵活, 输出波形更加稳定。结果表明, 该结构改善了高双折射光纤环镜滤波器特性, 使调谐更为灵活。

采用两级放大结构，利用光纤环形镜（FLM）并结合两根光纤光栅（FBG）进行增益平坦和增益控制，搭建了全光增益控制的增益平坦型高功率光纤放大器，实验测试了放大器的输出性能。放大器最大输出功率为1.399 W。在1535~1547 nm范围内，增益不平坦度为±0.75 dB。研究了信道在小功率和大功率信号输入条件下，放大器的增益控制特性，当信道2的功率在-33.7 dBm~-2.5 dBm和-14.8 dBm~16.4 dBm范围内变化时，剩余信道1的增益漂移范围可以分别达到0.04 dB和0.06 dB。

提出了一种基于非线性放大光纤环形镜(AFMLF)滤波器的双倍布里渊频移间隔的多波长掺铒光纤激光器(MWBEL)环形腔结构, 其中非线性放大光纤环形镜被用作滤波器。当980nm泵浦功率为10.29dBm、可调激光源(TLS)的中心波长为1563nm、功率为-3dBm时, 得到了波长间隔为0.16nm的12阶偶数阶多波长激光输出。同时, 还研究了980nm抽运功率、偏振控制器(PC)以及可调激光源的中心波长对输出斯托克斯光波数的影响。

为了优化光纤通信系统色散补偿方案，采用软件仿真的方法设计了一个用色散补偿光纤进行色散补偿的单信道通信系统，利用光纤环形镜的全反射特性使该系统的色散补偿方案得到了优化，补偿效果良好，并节约了成本。对色散补偿及光纤环形镜的工作原理进行了理论分析和仿真验证，取得了系统在2.5Gbit/s和10Gbit/s下Q参量和眼图的仿真数据，分别找出了两个信号速率下的系统最佳输入功率。结果表明，系统在2.5Gbit/s下的最佳输入功率为13dBm，此时Q参量达到了172.88; 系统在10Gbit/s下的最佳输入功率为6dBm，其相应Q参量为45.96。这一结果对实际应用中光纤通信系统的色散补偿是有帮助的。