采用全矢量有限元方法进行光纤设计优化, 得到横截面上失去两层空气洞的双芯光子晶体光纤, 可用于液压传感.优化的双芯光子晶体光纤的模场半径和数值孔径与单模光纤基本一致, 在优化的双芯光子晶体光纤和单模光纤之间有一个相对较低的熔接损耗.计算结果表明由模场半径和数值孔径导致的不匹配造成的总共损耗可低至0.026 dB, 低于传统光子晶体光纤和单模光纤0.1 dB的直接熔接损耗.对基于20 cm双芯光子晶体光纤的液压传感器的性能进行研究, 结果表明在0~500 MPa量程内的灵敏度为-1.6 pm/MPa.

基于全矢量有限元法，在1550 nm波段对掺锗芯光子晶体光纤(PCF)与普通单模光纤(SMF)的熔接损耗进行了理论分析，指出模场失配是造成两者熔接损耗大的最主要因素；进而提取自制的光子晶体光纤实际截面数据，更准确地估计出由模场失配引入的熔接损耗。采用电弧放电熔接技术, 通过反复实验给出了一组优化的熔接参数，并根据自制的光子晶体光纤具有掺锗芯子而采用重焊操作使得包层孔适量缩塌，可以有效地减小两种光纤的模场失配进而降低了熔接损耗，实现了光子晶体光纤和普通单模光纤的低损耗熔接。

为了从理论上求解光子晶体光纤的接续损耗问题，采用全矢量模型，计算了全反射式光子晶体光纤、高非线性光子晶体光纤的模场半径，给出了模场半径随空气孔间距、空气孔半径以及掺杂比例的变化关系，并在此基础上分析计算了光子晶体光纤与普通单模光纤的接续损耗，得到了理论上零损耗时的光子晶体光纤的模场半径。结果表明，模场失配是高非线性光子晶体光纤与普通单模光纤以及与一般全反射式光子晶体光纤接续损耗的最主要因素，合理的设计有望实现模场匹配，将接续损耗降到最小程度。

本文采用指数函数拟合光纤基模端面衍射场光束参量与光纤基本参数的关系,分别得到了各个光束参量与光纤归一化频率V和光纤芯层半径a关系的解析表达式.把曲线拟合得到的基于V和a表达的解析函数的计算结果,与基于光纤芯层参量U、包层衰减参量W和光纤芯层半径a表达的解析函数的计算结果相比,当1.5＜V＜9.4,最大相对误差都小于2%.这些表达式可为快速分析和计算光纤基模端面衍射光束参量提供理论支持.

基于超格子构造法,采用全矢量模型计算了光子晶体光纤的模场半径,由此出发理论分析了光子晶体光纤与普通单模光纤之间接续损耗分别受横向偏移、轴向倾斜以及模场不匹配的影响,给出了光子晶体光纤在部分常用结构参量区域｛Λ, d/Λ｝内与SMF-28接续损耗的理论值,讨论了光子晶体光纤各结构参量与接续损耗之间的关系。并简要分析了不同结构光子晶体光纤之间的接续损耗。结果表明,接续损耗对横向偏移和轴向倾斜都非常敏感;孔距是决定接续损耗大小最主要的因素;与普通单模光纤接续,当光子晶体光纤的孔距比该单模光纤纤芯半径大一些时,接续损耗比较小;两种不同结构光子晶体光纤之间的接续损耗大小最主要取决于它们孔距的差异。

对于非均匀孔径光子晶体光纤(PCF)模式截止特性的分析，基于基空间填充模(FSM)的方法不再适用。使用全矢量超格子模型给出了光子晶体光纤模场半径的计算方法，并提出通过分析各模式模场半径的突变现象可以判断模式截止，使用该方法对双孔保偏光子晶体光纤和最内层为小孔的光子晶体光纤模式截止特性作了分析和讨论，结果表明，通过该方法能准确地判断非均匀孔径光子晶体光纤中的模式截止，只要波长扫描的精度足够高就能精确地求解出各个模式的截止波长。

分析了光子晶体光纤(PCF)中的归一化频率参量(V),计算出了模式分离时的归一化频率参量值,分析了模式分离时归一化波长(λ/∧)与相对孔径(d/∧)的关系,研究了归一化频率参量与光子晶体光纤有效面积(Aeff)和模式场半径(ωPCF)之间关系以及与有效面积相关的特性.

提出了一种光纤波导折射率渐变的新型锥形(Taper)耦合器件,其原理是基于光纤中Ge缺陷在紫外光照射下而产生的光致折射率的变化。利用光纤在高压、低温下渗氢技术使单模光纤的光致折射率变化△n达6×10-3数量级;通过控制曝光条件就可以在光纤中产生一定规律的锥形结构,使单模光纤的模场半径由4.8 μm缩小到3.2 μm。由耦合波理论分析表明该器件具有较好的基模传输特性。