针对数字光处理（DLP）投影仪投影速度低从而限制结构光三维测量速度的问题，采用具有兆赫兹量级切换速度的LED阵列作为投影光源，提出一种基于高速LED阵列的条纹结构光三维测量方法。具体地，使用高速LED阵列投影二值条纹图案，通过对投影系统的镜头进行轻微离焦从而在被测三维物体表面获得正弦条纹，然后结合相移法和多频外差法对物体三维高度进行解算重建。使用所提实验系统在21000 frame/s的投影速度下对旋转速度为3000 r/min的阶梯物体进行三维测量，系统对动态物体的测量速度达到6000 Hz，测量精度达到0.1 mm，实现了对高速运动物体的三维形貌重建，同时展现出高速LED阵列作为投影光源提升三维测量速度至兆赫兹量级的可行性。

针对铌酸锂波导质子交换的精确控制提出了一种预热-反应方法, 建立了质子交换温控模型, 并对该模型进行了PID控制参数整定和温度波动误差分析, 在此基础上研究了质子交换过程中温度波动对H+浓度纵向分布的影响。采用预热-反应方法制作了波导样本, 实验测试了其折射率纵向分布, 并与传统工艺制作的波导样本测试结果进行对比, 验证了所提方法对质子交换精确控制的有效性。实验表明: 预热-反应方法折射率分布同理论计算折射率分布结果吻合更好。

光纤法布里-珀罗(F-P)传感器被广泛应用于航空发动机的检测中。偏振互相关解调法是最常用的F-P腔长解调方法。在偏振互相关解调系统中, 光学系统的轴向色差会引起零级干涉条纹的偏移和光强的减小, 从而降低解调精度并减小信号幅值, 因此分析了光学系统的轴向色差对解调的影响。为了减小光学系统的轴向色差对解调的影响, 设计了一种应用于偏振互相关解调仪的复消色差光学系统。该光学系统在光楔长度方向上的轴向色差为1.9×10-4 m-1, 最大光程差为0.021λ0(λ0为中心波长), 光程差远小于F-P腔长。对于特定的解调系统, 采用复消色差光路时, 零级干涉条纹的测量值偏移量为2.85 μm, 小于CCD像素宽度的一半, 并且CCD任意像素的光照度提高了3.75倍。

在基于快速傅里叶变换的光纤法布里-珀罗传感器解调方法的理论分析基础上,引入了离散频谱能量重心校正方法,改进了FFT算法。仿真结果表明该联合算法解调值与真实值一致性较好。并通过实验加载0~10 Mpa的油压,对压力和解调得到的传感器腔长数据进行拟合,并将拟合得到的曲线与参考值比较,相对误差为0.003%。实验结果表明,FFT与能量重心联合解调方法可以得到较高的精度。

针对空芯光子带隙光纤内部结构提出了一种准确的建模方法，使用全矢量有限元法研究了纤芯结构变化对 光纤散射损耗的影响，对不同纤芯壁厚度以及不同纤芯半径的空芯光子带隙光纤进行了仿真计算，并以归一化分 界面场强表征散射损耗的大小。计算结果表明，纤芯壁相对厚度Tc≈4时，散射损耗可以得到较大的降低，同时散射 损耗也会随着纤芯半径的增大而减小。通过对纤芯结构进行优化，理论上在1.5~1.56 μm 波段范围内散射损耗可 比现有光纤减小50%。

以光子晶体光纤环为研究对象，利用白光干涉仪测试了不同温度下保偏光子晶体光纤环和普通保偏光纤环内部的偏振交叉耦合强度分布，分析了光纤环中固定耦合点不同温度下的偏振耦合强度变化。结果表明，在-40 ℃~50 ℃的温度条件下，保偏光子晶体光纤环偏振耦合强度最大变化率为0.97%；普通保偏光纤环偏振耦合强度的变化率为4.71%，约为保偏光子晶体光纤环的5 倍。实验研究证明，光子晶体光纤环的偏振交叉耦合强度温度稳定性高于普通保偏光纤环的偏振交叉耦合强度的温度稳定性。

为对光纤磁敏感性进行研究，基于法拉第效应原理，利用琼斯矩阵建立了全光纤型光纤Verdet常数测量系统的传输模型。对输入端光纤、输出端光纤、被测光纤对系统输出的影响进行了分析与仿真，结果表明测量系统中输入端保偏光纤对系统输出有影响，输出端光纤及光纤种类不影响系统输出，并确定了被测光纤的有效被测长度。搭建测量系统对单模光纤进行测量，测量的单模光纤Verdet常数为0.52±0.01 rad/(T·m)，多根光纤测量结果在0.52～0.56 rad/(T·m)之间，且不同驱动电压下的测量结果与驱动电流成线性关系，说明系统线性度好。实验结果证明了此系统具有很好的可靠性与稳定性。

在空间辐射环境下，光纤会产生辐射致衰减(RIA)，严重影响光纤在辐射环境中的应用。为了保证光纤在辐射环境中的工作性能，需要对光纤辐射致衰减效应进行研究。从辐射与光纤相互作用的机理出发，说明了辐射条件下引起光纤主要衰减的色心的形成和退化，并详细分析了辐射条件、光纤参数和传导光波等因素对光纤辐射致衰减的影响。在此基础上，总结了光纤辐射致衰减的主要模型，包括幂律模型、多成分饱和指数模型和拓展多成分饱和指数模型等。最后，介绍了光纤辐射致衰减效应的应用。

针对光纤线圈较容易受温度影响的问题,从热至应力的角度,推导了由热应力导致的光纤陀螺的相位差离散数学公式,并在此基础上,对四级对称绕法绕制的无骨架光纤环建立了有限元模型。结合光纤陀螺工作环境的载荷和边界条件对其不同温度下的热应力分布进行仿真分析。仿真分析结果表明,光纤环内侧受到的热应力较大,高低温下热应力值分别达到最大和最小,与实际实验结论相符,验证了分析方法与建模的正确性。此研究方法具有通用性,还可用于分析其他绕制方法绕制的光纤环热应力及温度的相关问题。

有限时域差分(FDTD)广泛应用于提高发光二极管(LED)芯片外量子效率。这种方法是针对波导结构的一种分析计算,对于激光器是有效的,但是对LED很难模拟其有源层多种模式出射的情况。应用有限元电磁场分析方法对LED进行光学建模并对光子晶体结构的外量子效率进行了计算。特别在对光源的处理上,使用了点光源球面波来进行分析并且考虑了光源的相干性。由于计算的复杂程度,对模型进行了简化处理。把光子晶体结构的实验数据与仿真结果进行了对比,验证了模型的正确性。