为了实现对多芯光纤在光网络系统中的接续并评价连接效果，给出了一种多芯光纤活动连接器的制备方法，用光学连续波反射计和光学低相干反射计分别构建了多芯光纤活动连接器插入损耗和回波损耗测量系统。详细地分析了外在因素和端面质量对多芯光纤活动连接器插入损耗和回波损耗的影响，提出了多芯光纤活动连接器制备和对接时需要满足的三项质量控制条件：精准对芯、物理接触和不相对转动。所制备的多芯光纤活动连接器具有标准的LC型接口，采用三维轮廓仪对多芯光纤活动连接器端面的三维参数（顶点偏移、曲率半径和光纤凹凸度）以及粗糙度进行了表征。用构建的测量系统测得制备的四芯光纤活动连接器中所有纤芯通道实现了平均0.089 dB的低插入损耗和52.31 dB的高回波损耗。为多芯光纤活动连接器走向实际应用提供了制备方法和性能评价方案。

光纤中的声波导布里渊散射（GAWBS）可在较低光功率水平激发，该散射噪声对大容量空分复用光纤通信、数字相干传输及光量子传输影响较大。针对空分复用光纤通信系统，文章对自制弱耦合7芯4模光纤的GAWBS特性进行了理论和实验研究。结果表明，由于不同纤芯与光纤中心的距离差异，弱耦合7芯4模光纤中不同纤芯具有明显的GAWBS分布差异。未来需要在不同的纤芯中采取不同的GAWBS噪声补偿方法以实现高信噪比和低误码率的空分复用传输。

多芯光纤光栅形状传感技术利用空分复用以及应变监测的优势，结合不同的栅点布设方案，实现待测对象的连续曲率和形状传感。首先介绍了多芯光纤光栅曲率和挠率传感原理，提出采用齐次矩阵变换的三维重构算法实现光纤的三维形状重构。为了探究不同光栅密度对实验精度的影响，利用算法编程模拟了不同光栅间距下的三维形状重构精度，依据模拟仿真的结果，建立了不同光栅间距与三维重构误差之间的关系。三维形状传感实验使用光栅间距为10 cm和5 cm的七芯光纤光栅串。实验结果表明，最大误差出现在尾点处，分别为2.56 cm和1.15 cm，占全长的3.2%和1.4%，平均误差为1.32 cm和0.62 cm，占全长的1.7%和0.8%。实验结果与仿真值比较接近，说明可以依据仿真结果对不同光栅间距下的三维形状误差进行预测。结合具体的应用场景合理配置测点资源，在较低的成本范围内实现高性能的检测。

为解决空分复用通信系统中多芯光纤色散积累的问题，本文利用光子晶体光纤灵活的色散可调性并结合多芯光纤提出了一种C+L波段低损耗色散补偿19芯光子晶体光纤。通过有限元法结合耦合模理论对该光纤色散、芯间串扰、限制损耗及弯曲损耗等各项光学性能进行了数值模拟。结果表明，该多芯光纤在C+L波段实现大负色散的同时，能显著抑制芯间串扰及限制损耗。该光纤在C+L波段内可实现介于-9 572~-13 633 ps/nm/km之间的大负色散及介于2.04×10^-5~8.1×10^-3 dB/km之间的超低限制损耗。同时在C+L波段该光纤芯间串扰介于-88.96~-33.33 dB/100 km之间，并且弯曲损耗值满足ITU-T建议的G.654光纤在标准光纤尺寸下对19芯光子晶体光纤的要求。因此，该光纤可在基于空分复用技术的多芯光纤通信系统中发挥有效的色散补偿作用。

考虑实际光纤铺设过程存在的弯曲和扭转等扰动影响，对耦合模理论和耦合功率理论分别进行优化，得到多芯光纤串扰估计的一般模型。在不同光纤距离和弯曲半径情况下对串扰进行了仿真。结果表明，优化的耦合模理论模型的串扰呈震荡上升趋势，在相位匹配点附近，串扰累积增加，在非相位匹配点附近，串扰几乎不变，因此可以更好地反应光纤物理结构的波动情况。优化的耦合功率理论模型的串扰是线性的平均串扰，但是计算速度快。可以针对不同的实际情况选取适合的理论模型来估算串扰。