偏振分束器是在光传感和集成光学等领域中非常重要的光学元器件, 太赫兹波段被认为是未来大容量无线通信的载体。而双芯空芯反谐振光纤结构设计更加多变, 对包层结构没有严格要求, 能实现较高的性能以满足人们更多样化的需求, 以双芯空芯反谐振光纤为基础设计适用于太赫兹波段的偏振分束器越来越值得深入研究。提出一种以环烯烃聚合物为基底材料的双芯空芯反谐振光纤, 通过改变光纤结构参数进一步分析调整, 并在此基础上进行了偏振分束器的设计和优化, 其结构参数为: 内包层管壁厚为90 μm, 内包层管外半径为335 μm, 外管内半径为2 000 μm, 外管外半径为2 500 μm。最后得到长度为119 cm, 消光比为-24.831 3 dB, 带宽约为2.2 μm的太赫兹波段偏振分束器。

针对双芯光纤传感器在应用中存在的环境温度交叉敏感的问题, 文章提出并设计了一种长周期双芯光纤光栅温度-弯曲双参量传感器, 对其传感特性进行了数值分析与研究。结果显示, 在20~60 cm曲率半径范围和0~100 ℃温度范围内, 波长向长波方向漂移, 实现的最大弯曲灵敏度为0.205 nm/cm, 最大温度灵敏度为1.208 nm/℃。当波长分辨率为0.1 nm时, 长周期双芯光纤光栅可以分别实现0.2 cm的弯曲传感分辨率和0.079 ℃的温度传感分辨率。所设计的双参量传感器结构简单、灵敏度高, 可用于轨道和桥梁等建筑的形状监测, 同时可有效排除环境温度干扰。

设计了一种基于迈克尔逊干涉仪的光纤微流速传感器。传感器由单模光纤、双芯光纤、小球、高反膜构成。通过数值计算分析了双芯光纤长度、纤芯间距、小球半径和流体密度对传感器敏感度的影响。仿真结果表明, 光纤长度和小球半径的减小均能提高传感器的敏感度, 而双芯光纤的纤芯间距对敏感度的影响较小; 流体密度越大, 传感器的敏感度越小。计算结果显示, 传感器可以在较小尺寸的情况下实现超高灵敏度的流速测量。同时, 对不同设计参数下传感器输出的自由光谱范围进行理论推导与数值计算, 发现传感器各个参数与自由光谱范围成1/x或1/x1.5的关系。

利用石墨烯独特的吸收特性以及双芯光纤两芯之间的耦合作用,提出并设计了一种基于石墨烯的D型双芯光纤(DTCF)调制器的结构,该结构结合了吸收调制和耦合调制的优势。仿真验证了结构的调制可行性,基于有限元法数值模拟分析了调制器传输模式、两纤芯半径、纤芯距、石墨烯层数、过渡层材料对调制器性能的影响,并通过性能优化最终实现了调制带宽为8.557 GHz、消光比为67.64 dB、半波电压为1.763 V、调制深度为98.75%、插入损耗为1.4 dB、调制器长度为3.07 mm的高性能调制器。

设计了一种温度调控的液晶填充光子晶体光纤, 利用有限元法对光子晶体光纤的色散补偿特性进行数值模拟.从理论上分析了各结构参数对光子晶体光纤色散产生的影响, 并进行结构参数优化.通过调节液晶折射率, 将色散补偿位置精确调节至1 550 nm处, 负色散峰值为－426 000 ps·nm－1·km－1, 2 m长液晶填充光子晶体光纤可以补偿50 000 m的标准单模光纤(G652).模拟结果显示,色散补偿波长随填充液晶有效折射率指数发生变化, 通过温度调节可以实现1 533 nm~1 552 nm波长内的定量控制.

利用高频CO2激光单侧曝光技术及双芯光纤的非对称性, 设计并制作了一种长周期光纤光栅弯曲矢量传感器.成栅机理分析表明, 光纤边缘处嵌入的纤芯极大地增强了包层中的残余应力, 在CO2激光脉冲曝光时, 残余应力释放作用增强, 光栅质量更高; 同时, 双芯光纤的非对称结构以及CO2激光单侧曝光使得光纤器件对偏振非常敏感, 写制的光纤光栅在1 555.4 nm谐振波长处的偏振相关损耗高达20.8 dB.弯曲传感测试表明, 在0~1.235 m－1曲率范围内, 光纤光栅向+y方向弯曲时, 透射谱谐振峰波长向长波方向漂移, 灵敏度为2.37 nm/m－1; 光纤光栅向－y方向弯曲时, 谐振峰波长向短波方向漂移, 灵敏度为1.80 nm/m－1.该弯曲矢量传感器结构简单, 灵敏度高, 可广泛应用于道路、桥梁等建筑的安全检测.

提出一种新型的基于双包层双芯光纤结构的光时域一阶微分器。基于耦合模理论和矢量分析法, 通过选取合理的双包层双芯光纤的结构参数, 研究得到了一种适用于微波领域的一阶光时域微分器, 其处理信号带宽可达1.63 THz、中心频率为196.25 THz。该微分器具有高微分精度和能量效率。同时通过调节包层厚度, 可以改变微分器带宽和中心频率, 实现带宽和中心频率均可调谐的光时域微分器。

提出了一种基于耦合型双芯光纤级联布拉格光纤光栅的温度与应力双参数解耦测量的全光纤型传感系统。实验制备了一系列不同长度的双芯光纤滤波器，并测量分析了其自由光谱范围与双芯光纤长度的关系，结果与理论基本一致。实验发现双芯光纤及布拉格光栅对施加应力与环境温度的变化具有不同的光谱响应。利用光谱分析仪实时监测双芯光纤透射光谱波谷处波长及光纤光栅透射谱的波长漂移量，方便地实现了温度与应力的解耦双测量。多次测试发现该传感器对应力与温度响应特性具有良好的重复性，波长误差低于实验所用光谱仪分辨率。对于0.01 nm波长分辨率的光谱仪，提出的全光纤型传感器可以分别实现4.3048 με 及0.4562 ℃的应力与温度传感测量分辨率。

提出一种基于双芯光纤滤波器和非线性偏振旋转效应（NPR）的多波长掺铒光纤激光器。使用双芯光纤构成紧凑型全光纤马赫曾德尔(Mach-Zehnder)干涉仪型滤波器作为波长选择滤波器件，利用激光谐振腔中的非线性偏振旋转效应，通过调整光纤偏振控制器(PC)，在室温下得到稳定的多波长激光输出。输出激光的工作波长左右漂移小于0.02 nm，输出峰值功率波动小于0.4 dB，具有良好的功率和波长稳定性。

双芯光纤偏振分束器是一类基于模式干涉的偏振分束器，是以双芯光纤作为定向耦合器，经过双芯光纤的耦合区域后实现的偏振选择性输出，因而其输入、输出端的形状和尺寸会影响光的输出功率及特性。基于椭圆双芯光纤，在分束器的输出消光比满足一定要求（大于20 dB）的情况下，借助于RSOFT软件的Beamprop模块，研究双芯光纤偏振分束器输入、输出端口的形状和尺寸以及输入光的波长和线偏振角度对偏振选择特性的影响，及其可能的工作带宽和制作容差。结果表明，双芯光纤偏振分束器形状为S-Bend，X和Z方向的尺寸分别为40 μm和4000 μm的端口，输入光的工作带宽可以大于7.5 nm，对应的耦合区长度较短，约为209.87 mm。