稀土掺杂石英光纤具有物化性能稳定、机械强度高、易于系统集成等优点，是目前光纤激光器最核心的增益介质，但其稀土掺杂浓度一般较低（<2%）。利用溶胶凝胶法和高温烧结工艺制备了Tm³⁺掺杂浓度为^{8.29×1020 cm-3的高硅氧玻璃，并表征了其光谱性能。采用溶胶镀膜和二次熔融拉锥方法制备了芯径约为4 μm、外径为125 μm的石英光纤，其可与商用无源光纤进行熔接。利用全光纤化线性腔结构，以制备的不同长度掺Tm3+石英光纤作为增益介质，均可实现1947 nm激光输出，光信噪比约为70 dB；当光纤长度为4.6 cm时，斜率效率高达14.1%；同时搭建了掺铥光纤放大器，测得光纤小信号净增益系数为0.48 dB/cm。研究结果表明，该新型光纤制备方法可为高浓度掺铥石英光纤提供新途径，有望推动其在2.0 μm单频及高重频锁模光纤激光器中的应用。}

提出了一种面向2.0 μm的新型异质螺旋包层结构的大模场单模光纤，基于坐标变换理论，采用有限元仿真技术，建立了三维螺旋光纤的二维仿真模型，分析了光纤的模式传输特性，得到了优化的光纤参数，使得基模传输损耗小于0.1 dB/m，高阶模传输损耗大于10.0 dB/m，单模芯径达66 μm，模场面积约为2360 μm²。当光纤弯曲时，螺旋狭缝宽度值减小到9 μm附近。螺距增加到26 mm、光纤弯曲半径最小为33 cm时，基模传输损耗为0.10 dB/m，高阶模传输损耗大于10.08 dB/m。所提出的螺旋结构大模场光纤的螺距较长，属于全固态结构，参数之间可相互协调，有利于光纤的制备和使用，模式分辨本领达到大模场单模光纤相关要求，有望在高功率光纤激光器中获得良好的应用。

提出并研究了一种基于磷酸盐玻璃微球腔的全光调谐光纤滤波器。利用自制的磷酸盐玻璃预制棒,以拉丝的方式制作出直径为200~500μm、纤芯-包层折射率差为0.004的磷酸盐玻璃光纤。利用大功率CO2激光器熔融加热光纤制备出Q值达7.28×10 5的微球腔。利用1550nm波段的可调谐激光器,通过锥形光纤耦合方式激发微球腔内回音壁模式(WGM)共振,获得带宽约 2pm、插入损耗小于0.3dB的耦合共振谱。在不同功率泵浦光的注入下,磷酸盐玻璃微球腔具有比普通石英微球腔更高的光敏感特性。实验结果表明:当微腔泵浦光功率增加时,磷酸盐玻璃微球腔内的WGM共振谱向短波长漂移(蓝移),光热调谐灵敏度约为72.727pm/mW,线性度大于0.99;在相同光功率变化下,普通石英微球腔内的WGM共振谱向长波长漂移(红移),光热调谐灵敏度约为0.086pm/mW,线性度较低。本文提出的磷酸盐玻璃微球腔全光调谐滤波器具有全光控制、结构紧凑、稳定性好、超窄带宽和调谐效率高等优势,在光纤传感和光纤通信等领域具有重要应用。

针对双芯光纤传感器在应用中存在的环境温度交叉敏感的问题, 文章提出并设计了一种长周期双芯光纤光栅温度-弯曲双参量传感器, 对其传感特性进行了数值分析与研究。结果显示, 在20~60 cm曲率半径范围和0~100 ℃温度范围内, 波长向长波方向漂移, 实现的最大弯曲灵敏度为0.205 nm/cm, 最大温度灵敏度为1.208 nm/℃。当波长分辨率为0.1 nm时, 长周期双芯光纤光栅可以分别实现0.2 cm的弯曲传感分辨率和0.079 ℃的温度传感分辨率。所设计的双参量传感器结构简单、灵敏度高, 可用于轨道和桥梁等建筑的形状监测, 同时可有效排除环境温度干扰。

根据法拉第效应的非互易性原理, 分析了磁旋光反射腔交流调制输出倍频信号相关的特性; 具体研究了倍频信号幅度及角度检测灵敏度与调制角幅度θ0和反射腔反射率R的关系。研究结果表明: 当调制角幅度较小时, 输出倍频信号幅度随反射率R的增加而增加, 最大值是正交调制法的18倍左右; 利用倍频信号检测角度的灵敏度与正交法相比也得到多倍提高, 且随反射率R的增加而增加。该技术提供了一种交流磁光调制微小角度的检测方法, 有望在相关领域获得较好地应用。

文章基于法拉第磁光效应原理，设计了溶质维尔德常数分离检测系统。该系统可以消除溶剂和容器等背景旋光的影响，达到分离检测溶质维尔德常数的目的。系统采用了双光路参比放大信号处理技术，提高了系统的检测灵敏度。分析了系统的检测精度与误差，结果表明，检测精度与除法放大器的精度和放大倍数、标准物质及待测物质的维尔德常数有关；小角度近似计算产生的相对误差较小。同时，根据溶质维尔德常数与浓度之间的关系，研究了该技术在混合溶液浓度检测中的应用。