针对二维光栅耦合器存在耦合效率低、偏振相关损耗大、结构复杂等问题，提出了一种应用于C波段的基于绝缘体上硅(SOI)材料的新型二维光栅耦合器，该耦合器由具有45°倾角的四孔交错菱形刻蚀晶胞单位周期排列组成，采用倾斜耦合方式对耦合器的周期、刻蚀深度、刻蚀圆孔的相对位置、刻蚀圆孔半径进行优化，并对其进行仿真验证。仿真结果表明：该耦合器在1 540 nm处耦合损耗低至-2.4 dB，C波段的偏振相关损耗低于0.2 dB, 1、3 dB工作带宽分别是36、58 nm。

利用数字超模分布式布拉格反射型激光器、电光调制型偏振控制器、InGaAs光电探测器、高速光开关,并结合高精度的控制检测算法和波分复用技术,设计了一款用于自动测试光无源器件的波长相关损耗和偏振相关损耗等性能指标的检测系统。该系统的光源模块采用OPA569AIDWP芯片作为控制核心,实现优良的功率稳定性控制;功率探测模块采用多档位放大量程控制技术、屏蔽降噪技术并结合软件算法,显著抑制系统噪声,提高功率计的灵敏度和动态范围。该系统测试流程简单,测试精度和稳定性较高,测试偏差小于0.05 dB,不仅提升了光无源器件产线的自动化检测能力,同时降低了复杂仪器设备对人工操作能力的要求,实用性好,且市场前景广阔。

对硅基二氧化硅阵列波导光栅解复用器(AWG DEMUX)的偏振相关损耗(PDL)进行了优化。理论分析了引起AWG偏振相关性的物理因素以及消除偏振相关性的工艺方法和条件。利用化学气相沉积、光刻和刻蚀等半导体工艺制备了AWG DEMUX芯片,并结合理论分析对包层材料中的硼(B)、磷(P)含量进行了优化调整,成功地将芯片的PDL降低至0.12 dB,使PDL参数满足芯片的商用化需求。

提出一种可同时支持横电模和横磁模传输的微环光开关设计方法, 可用于构建波长平面内的偏振无关交换芯片.为了实现微环光开关的偏振无关传输, 横电模和横磁模应工作在同一谐振波长且在该波长处有相同的群折射率, 据此采用MODE Solutions优化基于硅绝缘体波导结构的微环参数, 建立Interconnect芯片仿真模型, 考察微环光开关芯片的透射特性和传输特性.经过优化设计, 微环光开关的偏振相关损耗低至0.13 dB, 光脉冲传输时延为42.5 ps.研究表明, 当微环长度偏离优化值约5 nm时, 偏振相关损耗就会增加到1 dB, 其中热光效应可以用来弥补工艺偏差, 温度每变化1 K, 则可弥补2.2 nm的环长偏差.

研究了局部压力条件下光纤光栅偏振相关损耗(PDL)的光谱表征。针对次峰现象，详细研究了压力幅度、受压长度和受压位置对次峰产生条件的影响。采用传输矩阵法进行了数值模拟，理论分析和数值仿真显示，受压长度对次峰随压力变化的幅度和波长位移灵敏度有重要影响。在不同的受力长度下，产生次峰需要的受力幅度不同。该研究对利用PDL次峰进行传感具有很好的理论指导意义。

利用光纤光栅反射偏振相关损耗对外力场信息的变化进行监测, 提高了测量性能, 并研究了光纤布拉格光栅(FBG)反射偏振相关损耗(RPDL)随外界条件的变化。运用耦合模理论得出外界条件变化量与反射偏振相关损耗间的关系式, 并模拟了温度、应力、压力的改变对反射偏振相关损耗谱线的影响。仿真结果表明: 光纤光栅反射光的偏振相关损耗对外界温度、应力的变化不敏感, 但却明显地依赖外界压力的变化。

基于四态法的偏振相关损耗（PDL）测试技术，通常需要用光纤连接偏振控制器和待测器件。由于光纤普遍存在双折射效应，会使测试光的偏振态在经过传输光纤后发生改变，有可能给PDL测试带来影响。利用延迟波片近似和传输矩阵方程进行了理论分析，并利用偏振控制器、偏振分析仪和功率计等仪器进行了实验验证。实验结果表明，传输光纤虽然会影响测试光的偏振态，但对测试四态光在邦加球上的相对位置和PDL测试结果的影响极小，与理论分析保持一致。为深入研究PDL测试技术提供了一定的技术支持和经验借鉴。

对于高速光传输，直接检测的光正交频分复用系统(direct detection optical orthogonal frequency division multiplexing, DDO-OFDM)中的偏振相关损耗(polarization dependent loss, PDL)与偏振模色散相互作用，对系统传输带来较大影响。对DDO-OFDM系统中PDL与一阶PMD作用机理和数学模型进行了分析，并通过数字仿真加以验证。结果表明: 在PDL与PMD联合作用下，对OFDM信号幅度及相位均产生影响，通过发送导频序列可有效实现信号均衡; 由于输出偏振态随频率产生旋转，PMD效应一定程度上缓解PDL所致系统损伤，差分群时延为50 ps条件下，以10 Gb/s的速率在单模光纤传输480 km，DDO-OFDM系统Q值提高约0.8 dB。

相干光正交频分复用系统（CO-OFDM）是未来高速光传输的重要解决方案，而偏振模色散（PMD）与偏振相关损耗（PDL）相互作用严重影响传输性能。分析了CO-OFDM系统中的偏振效应和数学模型，并通过仿真加以验证。结果表明，一阶PMD效应对正交频分复用(OFDM)信号子载波幅度附加余弦因子；二阶PMD效应中，去偏振项（DR）占主要因素，且一定程度上可缓解色度色散带来的相位噪声；另外，由于PMD带来OFDM子载波偏振度随频率变化加强，也对PDL带来的系统损伤有一定抑制作用，在不考虑色度色散，相对损耗因子α=0.5，单模光纤传输距离为720 km条件下，系统Q值约有2 dB提高。

提出了一种基于三芯光子晶体光纤的定向耦合器。通过增大纤芯两侧空气孔直径来引入非对称纤芯，该方法有效地实现了1×3分束的目的。数值分析表明，该三芯光子晶体光纤定向耦合器的工作带宽可达113.9 nm（具体为波长从1530.9~1644.8 nm）且均匀性小于0.4 dB、偏振相关损耗低于0.2 dB。此外，这种结构能够有较大的制作容差，具体表现为器件长度在光纤长度（20.9 mm）的±4%范围内变化都能保证工作带宽不小于80 nm。