提出了一种基于图像的保偏光纤尾纤定位技术, 研究了图像采集模块, 设计了粗检测与精检测相结合的边缘检测策略。首先采用自适应循环变化阈值算法对尾纤边缘进行初步检测, 增强了光照鲁棒性, 其中提出起始点自寻的区域搜索法能够准确提取目标边缘点; 然后通过基于三次多项式函数拟合的亚像素检测方法提高了边缘检测的精度。搭建了保偏光纤尾纤自动定位系统, 并进行了图像处理实验和旋转定位实验。实验结果表明, 本文的尾纤定位技术能够实现0.06°的保偏光纤尾纤旋转定位精度, 具有重要的工程应用意义。

为提高Y波导调制器调制性能从而提高光纤陀螺的整体性能, 分析了用于光纤陀螺的Y波导相位调制器残余强度调制产生的机理, 即存在波导缺陷以及基底杂散光反射; 阐述了残余强度调制对光纤陀螺系统特性的影响, 残余强度调制主要影响光纤陀螺的标度因素; 测试了不同Y波导残余强度调制的波形特性和它的线性分量及干涉分量大小, 不同Y波导残余强度调制大小差异较大, 性能好的Y波导残余强度调制大小可以控制在1‰以内; 测试了温度对残余强度调制波形特性的影响, 残余强度调制受温度影响较大, 极端温差下残余强度调制大小波动可达20%; 根据残余强度调制的产生机理和线性干涉分量比的大小, 提出改进Y波导制作工艺的措施, 以期提高Y波导的调制性能。

为了便于分析Y波导调制器残余强度调制的产生机理，提出一种Y波导调制器残余强度调制的测试方法。系统采用Spartan6系列的FPGA作为主控芯片，控制模数转换芯片ADS5560对经光电转换后的调制光信号进行采集，将采集到的数据打包后通过UART通信模式发送至PC机，获取Y波导调制器残余强度调制大小及波形信息。根据残余强度调制大小和波形信息分析模场改变引起的线性和杂散光与输出光的干涉两种机理产生的残余强度调制所占比例。测试结果表明，系统稳定性良好，对于Y波导调制器的开发有重要意义。

分析了用于光纤陀螺的Y波导相位调制器的半波电压特性及其对光纤陀螺系统特性的影响，测试了温度和光源波长变化对半波电压的影响；阐述了Y波导调制器调制相位漂移对光纤陀螺系统特性的影响，测试了温度以及相对湿度变化对Y波导调制器调制相位漂移的影响。针对实验结果提出了改进Y波导制作工艺的措施。

超荧光光纤光源(SFS)具有高稳定性，是光纤传感器(FOSs)中一种理想的光源。SFS光源的相对强度噪声(RIN)是影响FOSs性能的一个重要的因素。由于使用模拟抑制电路的噪声抑制系统无法很好的抑制RIN，文中提出了使用强度调制器的数字RIN抑制系统。为了验证此想法，建立了半实物仿真模型，该模型可以在中心频率处抑制RIN达到20 dB。该数字系统相对原有模拟系统，性能有了很大的提高，因此对FOSs性能的提高有很大的贡献。

提出一种保偏光纤环和Y 波导调制器直接耦合偏振轴测量方法。设计并搭建了偏振轴在线检测系统，通过将检测光路插入到直接耦合工艺过程中，使空间中平行的Y 波导和光纤组件端面同时清晰成像于CCD 像面；通过图像处理判断两端面边缘相互平行关系获取两者偏振轴的角度偏差。实验结果表明，搭建的系统用于Y 波导和保偏光纤偏振轴对准时，系统实测值与理论值能较好地吻合，且系统测量精度在1°之内，对应于偏振轴角度误差产生的尾纤输出串音优于-35 dB，证明了方法的可行性。

保偏光纤偏振轴的检测和对准是保偏光纤应用中的关键技术.为提高基于端面成像的偏振轴检测方法的检测精度, 以熊猫型保偏光纤为研究对象, 采用基于曲面拟合的亚像素边缘检测算法和椭圆拟合算法提高检测的准确度, 采用多次测量取平均法提高检测的精确度;利用检测结果的正态分布特性, 提出一种基于概率的偏振轴定轴方法.搭建了保偏光纤自动定轴系统并进行实验, 准确性验证实验结果表明：亚像素边缘检测方法平均可以减小45%的偏差, 而拟合椭圆相较拟合圆平均可以减小15%的偏差;精确性验证实验表明采用多次测量取平均的方法可以有效减少检测结果的离散程度;定轴实验的结果表明, 基于概率的偏振轴定轴方法可以达到优于0.1°的定轴准确度.

光学电压传感器是重要的电压传感仪器，因其具有独特的优势，得到了越来越广泛的应用。提出并实现了一种新型准互易反射式集成光学电压传感器， 采用基于钛扩散技术制作的Y切Z传铌酸锂直波导作为电场敏感元件；采用全数字闭环负反馈检测技术和数字滤波技术处理信号，使其具有较大的动态范围和较好的线性度，同时可分离信号中的交直流信号，方便进行温补与交流电压的测量。搭建的实验光路互易性良好，在1.4~4600 V的工频交流电压下，系统测量的最大非线性误差仅为0.35%，80~4600 V的测量变比误差小于1%。

介绍了一种用于测量工频电压的以Y切Z传钛扩散LiNbO3基底直波导作为敏感元件的光学电压传感器，直波导电压传感器利用Pockels效应，将直波导的固有相位差调整至接近[π2]，在不需要加1/4波片的条件下实现工频电压的线性传感。利用直波导可以直接耦合进光纤的特性，全部器件采用光纤连接，大大减少了光路空间，提高了光路的稳定性。分析了这种电压传感器的工作原理与输入输出特性，并对100~3000 V的工频电压进行了测量。初步研究了其温度特性，在-40 ℃~60 ℃的温度范围内，变比误差达到5.29%。根据理论与测量分析，这种电压传感器可以用于工频高电压的测量。

本文针对一种新型准互易反射式光学电压传感器的光路结构, 根据环境温度变化对偏振光纤双折射的影响, 研究出一种构建较理想互易光路的方法。此方法能够在实际应用中快速精确地确定出测量光纤与补偿光纤的最佳光纤长度差, 使光路达到较好的互易性, 有效改善光路的抗干扰能力, 同时使光路获得良好的温度相关性, 对此种光路的实际应用和生产具有极大参考价值。