为了避免在高功率脉冲下产生光纤非线性效应和前端振动不敏感, 采用了一种复合光纤的新型光纤传感结构方法, 进行了理论分析和实验验证。使用多模光纤与单模光纤的混合作为传感光纤的方法, 通过处理不同功率脉冲下的传感信号, 取得了光纤传感的距离数据, 并针对多模光纤在喇曼系统的传感作用, 对其传感特性进行了讨论。结果表明, 该新型复合光纤传感结构可探测30km处的振动信号。此研究为多模光纤在相位敏感光时域传感领域的科学研究和工程应用提供了参考。

在多媒体和数据应用程序快速扩展和驱动骨干网带宽需求量迅速增长的网络背景下,时分、波分、偏分复用技术与多级调制方式结合,使得大容量传输系统中单模光纤容量快速接近香农理论极限。空分复用(SDM)技术可以突破该限制,为未来光纤容量增长提供新的解决方案。通过讨论多芯光纤、少模/多模光纤和少模多芯光纤三种SDM技术方案,详细介绍了SDM光纤的研究进展及研究方法,同时对三种光纤方案进行对比,阐明了各种方案的优劣性。

随着光斑检测技术和图像处理技术的不断发展与进步，基于多模光纤光斑的传感技术日益成熟，利用多模光纤输出光斑图样携带的光纤空间状态信息可得到光纤的受干扰信息及其受干扰程度，具有重要的应用价值。从各个应用领域出发，详细介绍了多模光纤光斑图样的应用与发展。层出不穷的研究成果和丰富的应用场景都体现出光纤光斑传感技术有着巨大的发展潜力。最后，展望了未来多模光纤光斑图样在传感领域的研究方向。

针对现有多模光纤数字扫描成像方法, 形成扫描聚焦光斑计算量大、速度慢的问题, 提出了一种基于自适应并行坐标(Adaptive Parallel Coordinate, APC)算法的单根多模光纤数字扫描成像方法, 通过控制多模光纤输入端的光场, 在单根多模光纤出射端实现光斑的聚焦和扫描。建立了单根多模光纤数字扫描成像数学模型; 采用自适应并行坐标算法对空间光调制器(Spatial Light Modulator, SLM)加载相位进行优化, 有效缩短了扫描聚焦光斑的形成时间, 提高了成像速度。实际生成30×30个聚焦光斑, 对50 μm×50 μm范围的分辨率板进行扫描成像。实验证明, 该方法实现了单根多模光纤对距离光纤端面60 μm处平面内的目标成像, 分辨率达到2.46 μm。

为给密集波分复用(DWDM)光纤通信及光纤传感系统提供理想光源, 设计了一种双波长环形腔掺铒光纤激光器。该激光器采用单支光纤光栅(FBG)和2个3dB耦合器构成可调谐光滤波器, 结合多模光纤的偏振烧孔效应, 通过改变系统的偏振态来获得波长可调谐的双波长激光输出。实验结果表明: 改变系统的偏振态时, 可分别获得单波长和双波长激光输出, 双波长光纤激光器的最大波长差为4.692nm。引入多模光纤后, 激光跳模现象得到明显抑制。

利用单模光纤(SMF)中的包层模与纤芯导模之间的干涉，提出了一种基于多模-单模-多模(MSM)结构与布拉格光栅(FBG)级联可同时测量温度和折射率的传感器。基于MSM结构的干涉谱和FBG的透射峰对温度和折射率具有不同响应灵敏度的特点，利用敏感矩阵实现了对温度和折射率的同时测量。实验测得MSM结构和FBG的温度灵敏度分别为0.055 2 nm/℃和0.015 8 nm/℃，MSM结构的折射率灵敏度为109.702 nm/RIU，而FBG对折射率变化不敏感。温度和折射率的测量精度分别为 ±0.32 ℃和± 0.002 3。实验显示提出的MSM结构的温度灵敏度比单模-多模-单模(SMS)结构传感器提高了5倍，同时由于SMF中的包层模对外界环境的变化较敏感，该MSM结构也可应用于其他传感领域。

针对英特尔光峰技术提出了一种非球面微透镜模块的光学优化设计及评价方法。该非球面微透镜模块可经由GGP多模光纤应用于高速数据的传输，非球面微透镜的直径为800 μm, 数值孔径为0.275。借助光学设计软件Code V 及LightTools进行仿真，评估了微透镜模块制造及组装的公差对系统耦合效率的影响，同时考虑了一些影响光功率损耗因素。结果表明，经光学优化设计得到的非球面微透镜模块的耦合损耗为-0.75 dB。最后，对于球面微透镜模块和非球面微透镜的性能进行了评价。

研究了一种新型、全光纤、宽带可调谐环形腔掺铒光纤激光器。该激光器利用由单模多模单模光纤组成的滤波器实现波长可调谐及激光器的全光纤结构。该滤波器将多模光纤缠绕在偏振控制器上，两端分别与一段单模光纤相连，通过调整偏振控制器的状态，实现了中心波长1542~1560 nm的不同激光输出。单波长连续可调谐激光器的波长可调范围为18 nm，边模抑制比大于40 dB，3 dB线宽为0.096 nm；进一步调整偏振控制器的状态和抽运功率，实验同时得到了连续可调谐的双波长、三波长等多波长激光输出。对于可调谐的多波长激光器，通过调整偏振控制器的状态，可实现波长间隔及输出中心波长两者可调。

针对激光在传输过程中的光能损失，本文根据光学薄膜理论，设计制备了减反射膜和抗激光的高反射膜，并对激光膜的镀膜材料、膜系设计、沉积工艺及离子辅助沉积等参数进行了深入研究。研究结果表明，制备的减反膜的反射率＜02%，激光以25°～65°入射时高反射膜的反射率＞997%。对50 μm光纤和K9玻璃镀膜前后的输出功率测试显示多模光纤的功率平均提高了50%，而K9玻璃的反射功率提高到9985%; 另外，制备的光纤激光器光学膜有效地提高了激光损伤阈值，解决了低温冷镀的膜层牢固性问题。