提出了一种基于新型相位调制器中置结构的光纤陀螺设计方案,通过新型相位调制器的空间非互易结构,不但从根本上克服了传统光纤陀螺调制频率受限于本征频率的缺点,还可对背向散射噪声和偏振耦合噪声起到抑制作用。理论分析和实验结果表明,该结构可以将背向散射光波引入的相位控制在10 ^-5量级,而且对偏振耦合噪声的抑制达到了5×10 ^-8 (°)/Hz ^1/2;此外,这种中置结构还可以改善陀螺仪的零偏稳定性,其零偏稳定性从0.11878 (°)/h提升至0.09110 (°)/h。本方案克服了当前光纤陀螺仪受本征频率影响的技术难题,为抑制噪声、提高精度提供了一种新的思路。

为了测试保偏光纤环的偏振耦合分布及绕环光纤拍长,采用白光干涉仪对光纤环进行测试。一方面,通过测试获得了光纤环的偏振耦合分布,有利于研究影响光纤环保偏能力的主要外部因素。另一方面,通过识别光纤环两端尾纤与白光干涉仪两个熔点产生的偏振耦合干涉峰,获得了沿绕环光纤两正交偏振主轴传输的光信号的光程差,进而计算出了绕环光纤的拍长。实验表明,0.13°以上的角度对轴误差均可被有效识别。证明了采用白光干涉仪通过一次测量同时测得光纤环偏振耦合分布和绕环光纤拍长的可行性。该研究为保偏光纤环偏振特性的全面表征提供了一种简单有效的方法。

分析了由光相干域偏振计测得的光纤陀螺保偏光纤环(PMFC)分布偏振耦合测试数据, 建立了测量点偏振耦合幅度模型。结果表明, 测试数据是实际偏振幅度耦合被宽谱光源相干函数调制的结果, 且存在伪偏振耦合测试数据。在此基础上, 提出并实现了分布偏振耦合数据处理算法。绕制PMFC, 进行了不同温度条件下分布偏振耦合测试, 并提取了真耦合位置和强度信息。通过建立PMFC二次偏振耦合误差预估模型, 对不同温度下光纤环分布偏振耦合引起的光纤陀螺零漂误差进行了计算预估。利用高精度保偏光纤环分析测试仪对该环进行了对应温度的光纤陀螺零漂测试, 零漂预估值与实测结果一致。

采用双直角棱镜(DRP)腔，利用直角棱镜(RP)的自对准特性，使激光器系统对冲击、振动及温度波动保持不灵敏性。当激光器重复频率为20 Hz时，输出能量为60 mJ，脉冲宽度为11 ns，经过10倍扩束后发散角为0.11 mrad，30 s内光轴漂移量小于5 μrad。DRP腔能够有效改善激光器光轴的稳定度。采用偏振耦合输出时，波片参数和RP材料决定耦合输出率。根据理论研究及光机电一体化设计，成功研制出高光轴稳定度激光器。该研究对DRP激光谐振腔的参数设计和高光轴稳定度激光器的工程化应用具有一定指导意义。

以光子晶体光纤环为研究对象，利用白光干涉仪测试了不同温度下保偏光子晶体光纤环和普通保偏光纤环内部的偏振交叉耦合强度分布，分析了光纤环中固定耦合点不同温度下的偏振耦合强度变化。结果表明，在-40 ℃~50 ℃的温度条件下，保偏光子晶体光纤环偏振耦合强度最大变化率为0.97%；普通保偏光纤环偏振耦合强度的变化率为4.71%，约为保偏光子晶体光纤环的5 倍。实验研究证明，光子晶体光纤环的偏振交叉耦合强度温度稳定性高于普通保偏光纤环的偏振交叉耦合强度的温度稳定性。

利用保偏延迟光纤环的偏振耦合模型，考虑幅值较大的互易性寄生波列，计算了光纤电流互感器(FOCS)光路系统的干涉光强，得到了互感器变比与延迟环偏振串音之间的理论关系，揭示了延迟环偏振串音的温度相关性对互感器变比的影响机理，并提出了抑制方法。为保证变温环境下互感器的变比误差在0.2%以内，延迟环的偏振串音应低于-30 dB。实验结果表明：在绕制延迟环的过程中，降低绕环张力、减少胶的用量，采用低温度系数骨架可有效地改善互感器变比的温度稳定性，在-40 ℃～70 ℃范围内，互感器变比的变化量由0.63%降低至0.07%。该研究为光纤电流互感器中保偏延迟光纤环的设计和绕制工艺提供了理论指导。

从理论上分析了迈克耳孙干涉仪测量保偏光纤偏振耦合强度分布时交叉耦合点的产生机理，并阐述了基于马赫曾德尔结构的偏振分束干涉仪测量保偏光纤偏振耦合强度分布的原理，并对一小段保偏光纤跳线进行测量对比实验。实验表明：基于马赫曾德尔结构的偏振分束干涉仪能够有效地避免耦合点之间的交叉耦合现象，比传统的基于迈克耳孙干涉结构的测量系统有更好的信噪比和测量准确度，给出的测量值与标准值相差仅为0.04 dB，并能够以串音或者消光比的参数形式呈现给用户。

将两个中心波长为808 nm, 输出功率为1 500 W的半导体激光叠阵, 经过快慢轴准直后, 利用半波片将其中一个叠阵的偏振方向旋转90°, 使用偏振分光平板的耦合功能, 将两个偏振方向相互垂直的激光耦合到一个光路。扩束后再通过焦距为100 mm的聚焦镜组聚焦, 提高激光器的亮度。在工作电流为75 A时, 输出功率达到了2 600 W, 电光转换效率为48%, 聚焦后的光斑尺寸为1 mm×2 mm, 功率密度为130 kW·cm-2, 可直接应用于熔覆、表面硬化等加工领域。

理论分析了偏振模式耦合的原理，给出了基于白光干涉的偏振耦合检测方法。通过步进电机控制迈克耳孙干涉仪扫描臂的反射镜移动，改变干涉仪两臂之间的光程差(OPD)，补偿了由于偏振耦合而形成的两偏振光从保偏光纤(PMF)出射时的光程差，实现了对保偏光纤的偏振耦合强度和位置的测试。扫描过程中扫描臂反射镜的振动会对输出信号产生不良影响，对此振动信号进行了仿真及实验研究，分析了它对输出信号的影响。在不同的扫描速度下，采用Hilbert变换和最小二乘高斯非线性回归分析提取白光干涉包络，求解耦合强度，验证了振动信号的幅度和频率与扫描速度有关，以及它对耦合强度检测精度的影响。结果表明该测试系统动镜的扫描速度在0.7~0.9 mm/s时，偏振耦合强度的检测误差最小。

在考虑到各向同性光纤和各向异性光纤在横向应力作用下介电常量变化量差别的条件下，利用弹光效应和折射率椭球得到了外界横向应力与保偏光纤介电常量变化量的关系.采用耦合模理论分析了横向应力作用下保偏光纤偏振耦合特性，数值模拟了横向应力大小、方向以及作用长度对偏振耦合强度的影响，应力作用方向与主轴(未受外力)成45°时，光纤受扰最敏感；输出消光比随力作用长度呈现周期性变化，力的作用大小不同，交换能量周期也不同；在应力大小部分区域输出消光比和横向应力大小成线性关系，结论与已有实验结果一致.