针对山体滑坡中大力值监测的应用需求, 提出了基于光纤Bragg光栅(FBG)的5 MN力值传感器。该传感器采用8根FBG构成4组光栅偶对圆柱弹性体的应变进行采集, 光栅偶能有效地补偿温度对FBG尺寸的影响。通过ANSYS数值模拟计算并优化了圆柱弹性体的结构尺寸, 并按照国家规程进行了传感器检定实验。实验结果表明, 该传感器的直径为124 mm, 长度为302 mm, 应力测量范围为500~5 000 kN, 综合精度为1%, 最大力值对应的波长变化为2 567 pm, 灵敏度为2 kN/pm。该传感器除具有光栅传感的基本特点以外还具有结构简单、量程大、精度高等优点, 不仅适用于滑坡力值监测, 还适用于建筑、化工、煤矿、**等领域的力值监测。

基于纳米尺寸材料的微操作提出了一种局域增强隐失场理论，其中的隐失场产生于光纤探针与原子力显微镜(AFM)探针耦合作用。根据近场光学原理，采用傅里叶变换方法推导出隐失场产生的机理，并讨论影响其强弱的因素。为了得到足够大的捕获纳米级微粒的力，通过采用复合光纤探针与AFM 探针，根据金属表面等离子体共振原理，使传播波和隐失波会聚于AFM 锥形探针针尖处形成增强的电磁波。对纳米级物体的捕获、移动等操作表明提出的理论可以用于微观科学的前沿领域。

轴对称矢量光束包含径向偏振和角向偏振,具有独特的强度和偏振分布,在表面等离子体激发、 激光光镊和高分辨成像等领域有重要应用。光纤中的二阶本征模式TM01 和TE01 分别具有径向偏振 和角向偏振性质,可用于产生轴对称偏振光束。介绍了基于少模光纤光栅(FMFBG)的全光纤轴对称偏振光束的产生方法。

从非线性薛定谔方程出发,用变分法得出了描述锐度因子为不同自然数的超高斯脉冲在光 纤色散(二阶和高阶)和非线性(三阶和五阶)作用下传输的微分方程组,用龙格-库塔算法对微分 方程组进行数值求解。结果表明对于给定的较小的光纤色散和非线性系数,都存在特定的三阶和 五阶非线性系数使非线性有效地对高阶和二阶色散给脉冲传输造成的展宽影响加以补偿,此时 超高斯脉冲在光纤以近似保形的状态稳定传输。当色散系数与非线性系数之比太大时脉冲将被无限展宽。

为了改善镍保护后光纤布拉格光栅(FBG)的高温传感性能，即降低其回程误差，减少其升温与降温灵敏度的差异，本文研究了产生这些现象的原因，认为其主要源于化学镀结合电镀镍过程中的残余应力。讨论了残余应力产生的机理，提出了适用于镍金属保护FBG的热处理方法。三次将金属镍保护后的FBG放置在120℃恒温炉中保温8 h后随炉冷却,对热处理前后的镍保护布拉格光纤光栅进行100~300 ℃的循环温度传感对照实验。结果显示：热处理前回程误差为6.64%,升温与降温灵敏度有较显著差异，且放置半个月后再次进行传感实验其特性也没有改善；热处理后，回程误差降到3.62%，升温灵敏度为22.84 pm/℃,降温灵敏度为22.76 pm/℃。实验表明，经适当热处理后的镍保护布拉格光纤光栅的实际工作温度可扩展到300 ℃，且具有较高的传感精度。

用龙格-库塔算法对描述超高斯脉冲在光纤中传输的微分方程组进行了数值求解,数 值结果表明归一化二阶色 散系数的大小合适且初始啁啾较小时脉冲的脉宽和频率啁啾随距离振荡演化,脉冲的频率和相位则出现随传输距离增 大而增大的抖动。求出了高斯脉冲的锐度因子为不同值(小于等于7) 能使超高斯脉冲在光纤中持续保形传输的归一 化二阶色散系数和初始啁啾大小条件(小于), 当二阶色散系数太大或太小或初始啁啾太大时脉冲在传输过程中 各重要参量都会严重偏离它们的初始值。

为了研究机械感生长周期光纤光栅(MLPFGs)的特性,利用机械微弯法写制了长周期光纤光栅。采用机械先加工技术制作了周期性压力槽,通过设计机械写制结构,制作了MLPFGs,并实验验证了周期性压力槽的周期、周期数以及外加应力等参数与MLPFGs透射谱的关系。最后,研究了温度对带有涂敷层和无涂敷层单模光纤写制的MLPFGs的影响。实验表明:MLPFGs的最大谐振峰值可达16 dB,插入损耗＜0.5 dB;通过改变压力槽的周期,实现了谐振波长＞14 nm的调谐范围;带有涂敷层和无涂敷层单模光纤写制的MLPFGs谐振波长的温度灵敏度分别为 0.057 nm/℃,0.086 nm/℃,谐振峰值的温度灵敏度分别为 0.230 dB/℃,0.312 dB/℃。该写制结构能较好地控制MLPFGs的透射谱,同时结构简单、易擦除、成本低,在光纤传感领域具有一定的应用价值。

基于混凝土模型试验，对涂敷层的传感光纤的裂缝复用能力进行了定量分析，得到了传感光纤和工程结构裂缝夹角在30°，45°，60°时的复用能力与裂缝宽度的关系曲线。对由软性材料构成的光纤涂敷层来说，光纤的复用能力随涂敷层厚度的增加而增大，在与裂缝夹角成45°时，二次涂敷粗光纤的复用能力约为细光纤的5倍，表明光纤敷层对光纤裂缝监测的复用能力具有较大影响。对这种影响的机理进行了理论分析和试验研究，发现当混凝土开裂时，光纤沿混凝土界面的滑移是光纤涂敷层影响光纤裂缝复用能力的主要原因，在光纤与裂缝夹角成45°时，这一影响占60%以上。

通过实验测定了光纤Michelson干涉仪输出的干涉信号,并由此计算了干涉条纹对比度.从条纹对比度的拟合曲线出发,分析了可能影响光纤干涉仪干涉信号对比度的主要因素,为实验中条纹对比度的进一步提高提供有益的参考.

A kind of microstructured polymer optical fiber with elliptical core has been fabricated by adopting in-situ chemical polymerization technology and the secondary sleeving draw-stretching technique. Microscope photography demonstrates the clear hole-structure retained in the fiber. Though the holes distortion is visible, initial laser experiment indicates that light can be strongly confined in the elliptical core region, and the mode field is split obviously and presents the multi-mode characteristic. Numerical modeling is carried out for the real fiber with the measured parameters, including the external diameter of 150 microns, the average holes diameter of 3.3 microns, and the average hole spacing of 6.3 microns by using full-vector plane wave method. The guided mode fields of the numerical simulation are consistent with the experiment result. This fiber shows the strong multi-mode and weak birefringence in the visible and near-infrared band, and has possibility for achieving the fiber mode convertors, mode selective couplers and so on.