多模光纤中存在的多个自由度为大容量通信和多参量传感提供了可能, 然而多模光纤中存在的高阶模不仅不稳定、 易耦合和易辐射损耗, 而且导致了布里渊增益谱畸变、 谱宽展宽和布里渊增益峰值降低, 严重劣化了系统的测量精度与传感可靠度。 因此, 研究多模光纤布里渊增益谱的特性和整形优化尤为重要。 首先对多模光纤的布里渊频移和布里渊增益谱特性进行了理论研究, 并与少模光纤、 单模光纤进行对比。 结果表明： 多模光纤的布里渊频移与模式折射率及布里渊散射角有关, 当布里渊散射角不变时, 布里渊频移与模式群编号呈负相关; 当模式群编号不变时, 布里渊频移与布里渊散射角呈正相关。 相比单模光纤, 少模光纤与多模光纤由于受到高阶模的影响, 布里渊增益峰值和布里渊频移较低, 布里渊增益谱较宽。 多模光纤中的高阶模最多, 对应的布里渊增益峰值和布里渊频移最低, 布里渊增益谱最宽。 此外, 分析并设计了两种基于单模光纤的多模光纤布里渊增益谱整形优化方法。 搭建移频本地外差布里渊光时域反射系统, 通过测量比较两种整形优化系统的布里渊增益谱宽及抗弯曲性能, 以评估整形优化程度。 实验结果表明： 提出的两种整形优化方法不同程度地减小了多模光纤的布里渊增益谱宽, 获取的布里渊增益谱有着良好的Lorenz拟合度, 分别为0.974 47和0.987 89。 利用单模环形器结合单模光纤对准熔接多模光纤的方法有更好的整形优化效果和抗弯曲性能, 最小弯曲半径和布里渊增益谱宽分别为2.25 mm和53.12 MHz。

提出一种在近红外波段具有高保偏、低损耗、优良弯曲特性的新型混合结构空芯保偏光纤。在19 cell光子带隙空芯光纤纤芯内添加双层反谐振弧形薄壁，形成创新性混合结构，在保持带隙型空芯光纤优良弯曲特性的同时，通过降低其反谐振结构的对称性，增强保偏特性。数值分析结果表明，对于1 550 nm波长光，双折射值可高达1.36×10-3，对应两偏振基模限制损耗分别为1.24×10-5 dB/km、4.64×10-4 dB/km; 弯曲半径为5 mm时，两偏振基模的损耗均小于10-2 dB/km。对制作容差所进行的分析结果表明，该空芯保偏光纤在弧形薄壁曲率小范围制备误差情况下能保持良好的传输及保偏特性。光子带隙与反谐振混合结构，将为小弯曲半径下高保偏、低损耗空芯光纤的结构创新探索提供新动力，其优良性能也会有力地推动空芯保偏光纤的应用发展。

为实现低损耗、抗弯曲的中红外激光传输，在3 μm波段研究超低损耗空芯嵌套式反谐振无节点光纤，采用有限元法对空芯光纤的结构参数（管厚、包层毛细管外径、纤芯直径和嵌套管外径）进行数值仿真，并在3 μm波段实现低至0.52 dB/km的光纤传输损耗。通过对空芯反谐振光纤和空芯嵌套式反谐振无节点光纤的弯曲损耗及泄漏损耗的对比研究，证明空芯嵌套式反谐振无节点光纤相比于空芯反谐振光纤在宽光谱范围内具有更低的传输损耗（损耗比最高可达22.87 dB）、更好的抗弯曲性能（弯曲半径为6.5 cm的损耗小于0.1 dB/m）。

提出了一种新型的抗弯曲大模场面积光纤方案——双沟槽辅助型扇形瓣状光纤。与传统的扇形瓣状光纤及单沟槽辅助扇形瓣状光纤相比,该结构具有更大的模场面积和更好的高阶模抑制能力。研究结果表明:在弯曲半径为20 cm,波长为1.55 μm时,光纤的有效模场面积可达1096 μm 2,高阶模与基模损耗比大于100;此外,所提出的光纤对弯曲方向不敏感,弯曲方向在[-180°,180°]范围内变化时,光纤性能保持稳定。

提出一种具有阶跃纤芯和微结构内包层的大模场面积光纤，通过在光纤中引入阶跃纤芯及高折射率棒环形排布的微结构内包层，有效解决传统结构中大模场面积与单模运转的矛盾制约，突破了由弯曲导致光纤弯曲损耗高和弯曲方向角敏感等问题。应用全矢量有限元法结合完美匹配层对光纤特性进行了优化。研究结果表明，在工作波长为2 μm、弯曲半径为10 cm时，可以获得高达1 412 μm2的模场面积，高阶模与基模损耗比达到767，且对弯曲方向角不敏感。所提出的光纤结构具有大模场面积、优异的单模特性、低的弯曲损耗以及弯曲方向不敏感等显著优势,对推进高功率小型化光纤激光器的发展具有重要意义。

为了开发适合FTTH(光纤到户)应用的抗弯曲光纤, 设计并制备了一种12孔的空气石英复合微结构光纤。该光纤具备良好的抗弯曲特性, 并与G.652D光纤具有良好的兼容性, 在弯曲半径为2.5 mm的情况下, 1 550 nm弯曲附加损耗＜0.10 dB, 与G.652D单模光纤的熔接损耗＜0.15 dB。