铌酸锂波导集成光学芯片是高精度光纤陀螺系统的核心器件, 其性能直接影响光纤陀螺系统的性能。而质子交换炉是用质子交换法制备铌酸锂光波导的主要设备, 其炉温的控制质量直接影响铌酸锂光波导的质量。为了实现炉温的精确控制, 以炉膛内空气的温度为控制对象, 基于热平衡机理建立了质子交换炉温控模型, 并在此模型基础上进行了稳定性分析, 并利用MATLAB软件对温控模型进行PID控制仿真, 结果表明, 所建立出来的温控模型是稳定的, 但系统采用PID控制时抗干扰能力差, 这为进一步研究温度控制策略提供了依据。

基于采用退火质子交换工艺制备的铌酸锂光波导器件的保偏尾纤具有高偏振消光比这一特性, 提出了一种通过偏振消光比测试仪测定器件保偏尾纤的偏振轴并实现与保偏连接头定位键高精度对准的方法。工艺实验证明, 采用该方法制作的保偏尾纤连接头偏振轴向对准精度优于0.8°, 显著优于显微成像定轴方法制作的保偏尾纤接头。

由于目前的全光加密方案基于光学非线性效应，因此仅适用于单波长光信号的加密操作.为了解决全光加密方案无法对多波长信号同时进行加密的问题，提出了一种多波长信号异或加密系统方案.该方案基于铌酸锂光波导泡克耳斯效应，利用外加电场对铌酸锂光波导中光信号产生调制相移，并通过多波长相干光明文与光密钥的干涉实现异或加密.由于相邻波长光信号在相同外加电场作用下的调制相移差别很小，因此该方案能够实现较高输入信号波长范围的多波长信号全光加密操作.利用该方案仿真实现了对8×10 Gbps，波长间隔为0.8 nm，码形为上升沿与下降沿均为10 ps的非归零码信号的异或加密操作，输出各波长加密信号误码率小于4.30×10－86，Q因子大于21.51；理论分析与仿真得出了该多波长全光加密方案能够完成输入信号波长范围高达400 nm的异或加密操作；并得出该加密方案在输入信号波长小于78 nm时，加密操作能够改善输入信号消光比.理论分析与仿真结果共同验证了该方案对于多波长光信号进行异或加密的可行性与有效性.

为了研究铌酸锂光波导中传输光波模场重叠因子对波长转换效率的影响, 采用有限差分的方法进行了波导中传输光波模场及差频波长转换效率的研究, 得到了波导中1560nm基频光和780nm倍频光光场分布以及引入模场匹配因子进行修正后的差频波长转换效率。结果表明, 修正后的转换效率理论值与实验结果更加吻合, 并且能够得到直接键合铌酸锂波导的最佳尺寸。这为周期极化铌酸锂脊形光波导的设计提供了理论依据。

设计了具有推挽调制电极和消逝场敏感窗口的铌酸锂（LiNbO3）基集成光波导马赫曾德尔干涉仪（MZI）。利用标准微光机电系统（MOEMS）加工工艺结合高温钛内扩散法制备出三维单模LiNbO3光波导MZI阵列芯片，并对芯片进行了端面抛光，实现了光纤波导端面输入和输出耦合，并初步调查了干涉仪芯片的相位调制特性，结果表明，在633 nm波长下其半波调制电压为5.61 V，干涉条纹对比度为0.62。当干涉仪芯片被用于生化探测时，这种电光调制功能可用于调节干涉仪芯片的初始相位差和识别其相位差的变化方向。

研究了双脉冲泵浦情况下，在准相位匹配(QPM)的周期性极化反转的铌酸锂光波导(PPLN)中，基于级联二阶非线性效应——和频与差频效应(SFG+DFG)的全光波长转换。推导了描述SFG+DFG波长转换的理论模型。通过数值模拟，研究了波长转换过程，观察到脉冲传播过程中出现了走离效应与脉冲展宽。研究了器件长度、信号波长、脉宽等参数对波长转换效率的影响。

对准相位匹配的铌酸锂光波导中基于倍频与差频级联二阶非线性效应的全光波长转换进行了研究.在建立理论模型的基础上,分别对单脉冲以及序列光脉冲的波长转换过程进行了数值模拟,并对转换过程中的走离现象以及脉冲延迟进行了分析.模拟结果表明信号光与抽运光脉冲非同步输入的情况下可以克服走离效应的影响,得到更好的转换效率.另外,在抽运时钟脉冲的驱动下,输入的40 Gb/s的NRZ信号光可以转换为RZ转换光,且波形较好.

导出了钛扩散的铌酸锂条形波导的有效折射率截面的简化公式,计算了有效折射率截面(钟形曲线)的高度和半宽度随扩散参数的变化,并且对结果进行了讨论。

报道了在质子交换的铌酸锂波导中出现的在静态模转换和动态模转换之间的一种耦合现象，提出了这一现象初步的定性解释，并且应用这一现象来测定表面声波的相速及其色散，获得了与其他测试方法相一致的结果。

在1.5 μm光波长，首次研制出质子交换铌酸锂光波导TE0模偏振器。器件由嵌在Ti扩散波导之间的一段质子交换波导构成，器件长度为2 mm。实验测得，偏振器的消光比和带尾纤插入损耗分别为42 dB和4.3 dB。