谱合成是获得高功率激光输出的有效方法。建立相移反射体布拉格光栅谱合成模型，利用传输矩阵法，分析相移反射体布拉格光栅的衍射特性，并对反射体布拉格光栅的衍射特性和相移反射体布拉格光栅的衍射特性进行了比较。以两束光为例，分析相移反射体布拉格光栅谱合成特性，分析在高斯单色平面波入射条件下，光谱宽度对谱合成效率的影响。结果表明，通过在反射体布拉格光栅中引入π/2的相位畸变，可有效抑制衍射效率中的旁瓣的影响并增加参与谱合成的光束数目，对于两束光谱间距为30 pm的窄带光束谱合成，谱合成效率可达97%。

在背向抽运的光纤拉曼放大器(FRA)中,能够观察到级联的受激布里渊散射(SBS)。在SBS实验中，采用最大输出功率为3000 mW的三波长光纤拉曼激光器作为拉曼抽运源，25 km单模光纤(SMF)作为布里渊增益和拉曼增益介质，功率为3 dBm的外腔式激光器（ECL）作为布里渊抽运源。在实验中观察到的前、后向级联SBS的最高级数分别为156条和89条，前、后向SBS相邻级次光谱之间的频移分别为11 GHz和22 GHz，即它们波长间隔分别为0.085 nm和0.166 nm，光谱带宽分别为13.580 nm和14.812 nm。与前向传输相比，后向输出的平坦性要好。与单波长FRA相比，用三波长拉曼激光器作为抽运源更容易得到平坦性好和阶数更多的级联SBS。

设计了具有双峰滤波特性的相移光栅及取样光栅, 利用传输矩阵方法对其滤波特性进行了研究。结果表明, 多π相移光栅及π相移取样光栅均可获得双峰滤波特性, 并且π相移取样光栅比多π相移光栅具有更好的双峰滤波特性, 其反射频谱的旁峰幅度比多π相移光栅低得多。调整π相移取样光栅的占空比(取样长度与取样周期的比值)位于0.66～0.8范围内时, 得到了更好的双峰滤波特性, 特别是占空比为0.75时其旁峰反射率整体上处于最低值。

建立了一种基于闪耀光纤光栅(BFBG)透射特性的分布式光纤布拉格光栅(FBG)传感器的解调系统。由两个中心波长相近、光栅长度不同的FBG并联组成一个传感探头(FBG1用于参考, FBG2用于传感), 以消除温度对应变测量的影响。将BFBG 两端与加有10 Hz锯齿扫描电压的压电陶瓷(PZT)相固定, 使BFBG的主模和边模发生周期性的同向偏移, 对传感探头的光谱信号进行解调。从BFBG出来的透射光经光电管将光强变化转化为电信号, 用计算机对待测应变量进行实时分析显示。实验表明, 用BFBG进行光谱解调是可行的(微应变测量的分辨率为5 με), 并且成功地解决了温度和应变交叉敏感的问题, 所建立的实验系统稳定可靠, 成本低。

多个光波导微环谐振器的组合可扩展自由光谱范围和改善滤波特性。推导了串联双微环谐振器中两个微环与直波导的耦合系数不限定为相同时的理想耦合条件, 针对无损耗情况时光从与小环耦合的直波导入射的情形, 计算了理想耦合条件下主谐振峰带宽、形状因子以及伪模的峰值透射率随耦合系数变化的情况, 显示了耦合系数对滤波特性影响的规律。计算分析表明, 当两个微环与直波导的耦合系数不相等时, 可以取得较为均衡的良好滤波特性, 同时有更多的设计灵活性。

高浓度的掺铒光纤在光传输以及光纤相关器件中都发挥着重要的作用。结合改进化学气相沉淀法(MCVD)的特点, 采用“在线”溶液掺杂法制备预制棒, 并对采用改进的石墨炉加热的MCVD法制备铋镓铝共掺的掺铒石英基光纤预制棒的工艺进行了讨论。特别探讨了疏松层沉积温度的重要性以及铋元素的作用机理, 并给出了最佳沉积温度为1560 ℃～1600 ℃。利用仪器对制得的光纤进行了测试, 给出了光纤的吸收谱、光纤预制棒芯子的扫描电子显微镜(SEM)图像以及用电子探针显微分析仪(EPMA)测得的光纤中各物质的含量, 其中在1530 nm处得到的最高吸收系数为近60 dB/m, 并利用光纤吸收谱估算得出铒离子浓度约为3.84×1025 m-3。

利用传输矩阵法分析了磁光效应和光栅折射率初始相位对磁光光纤布拉格光栅(MFBG)-法布里珀罗(FP)光谱特性的影响。通过调节外加磁场的大小及方向，能实现MFBG-FP的可调滤波特性，并能控制甚至抵消光栅折射率初始相位差引起的透射峰平移。对于高光栅反射率的MFBG-FP，透射峰位置和波长间隔可由其有效腔长以及等效磁光耦合系数来解析表达。MFBG-FP的磁可调能力会随着FP腔与MFBG的磁光耦合系数比的增加而增强，磁光耦合系数比大于１的MFBG-FP结构的磁可调特性优于相应的MFBG结构。

锥形光纤是直径沿轴向逐渐变化的一种光纤。使用broyden迭代结合打靶法求解了基于熔融拉锥光纤布拉格光栅(FBG)的耦合模方程，数值分析了光纤轴向上的锥度对FBG光谱的影响。与未拉锥的均匀FBG相比，锥形光纤的FBG光谱向短波长处漂移，光谱带宽增大。由于纤芯束缚光场能力变弱，光谱的峰值反射率和透射深度均减小。锥度越大，这种现象越明显。实验中使用拉锥方法制作锥形光纤，通过在相同拉锥长度的情况下改变拉锥速度得到不同锥度的光纤，研究了锥形光纤损耗与拉锥速度的关系。使用波长为248 nm的紫外激光和周期为537 nm的均匀掩模板在所制作的锥形光纤写入布拉格光栅，研究了不同锥度光纤对光栅光谱的影响。实验结果与理论分析结果基本吻合。

在空心布拉格光纤拉制过程中引入的光纤外径波动会造成不同位置光纤包层一维光子晶体结构的光子带隙不完全重叠，极大地影响光纤的传输特性。研究了外径慢变正弦波动下，空心布拉格光纤中各类模式的传输特性。理论计算表明，尽管各模式类传输特性不尽相同，同一类模式中，不同阶的模式损耗情况也不一样，但是，各模式的外径波动容限相差不大。在计算例中，TE0n模的外径波动容限大约为9％，TM0n，HE和EH模式的外径波动容限在6％～7％。采用的理论分析方法可以拓展到其他光纤结构参数组合和任意光纤波动情况。