针对七芯大模场多芯光纤进行选模方式的研究，分别研究了传统塔尔伯特腔选模方式与微芯径选模方式。以七芯光纤为例，对传统塔尔伯特腔选模方式进行理论分析与仿真，对多芯光纤中各个超模与其他模式的耦合因子进行分析。另外分析了一种新型选模机制，即利用微芯径光纤进行选模。并与传统塔尔伯特腔进行比较，证明微芯径光纤选模机制对多芯光纤中同相位超模的选择更方便简单，在实际应用中具有很大潜力。

具有高功率、宽频谱的超连续光谱(SC)光源被广泛应用于光谱学及生物医学等领域。介绍了几种基于无源光纤和有源光纤产生高功率SC的产生方案, 从光纤材料、带宽和输出功率等方面对各个方案进行了总结对比, 并指出通过合理选择光纤类型或结构, 有利于提升SC带宽及输出功率。

深入研究了非理想3×3耦合器对相位解调结果的影响, 理论分析了非理想相位条件下的解调结果。仿真计算了相位偏差在±1~5°均匀分布时解调结果与原始结果的相关系数, 分析了干涉信号存在幅度噪声时对解调结果的影响。对于特定的系统, 相位偏差在解调结果中引入了一个常数系数, 相位偏差在±1~5°均匀分布时常数系数的均值分别为0.9999、0.9996、0.9991、0.9984和0.9975。干涉信号的幅度噪声会明显恶化解调算法的性能, 为保证解调信号与原始信号相关系数在0.99以上, 需要控制干涉信号的幅度噪声水平在6.4%以内。

对Bragg光纤中包层制造误差对导模特性的影响进行了深入的分析和研究, 给出了一般N层波导中模式场标量波动方程求解的传输矩阵方法, 并将其应用在Bragg光纤模式场的分析当中。分别研究了Bragg包层存在折射率误差和厚度误差时对光纤基模模式场的有效折射率、模场半径和芯区功率占比的影响, 并利用统计的方法分析了不同制作误差时导模特性的相对变化。折射率误差在1‰的水平时, 基模有效折射率、模场半径和芯区功率占比的方差水平为1.55×10-4、1.04×10-1和1.79×10-2; 厚度误差在2%的水平时模式场参量的方差水平分别为3.61×10-5、1.84×10-2和2.35×10-3。

以直线形光纤马赫曾德尔干涉仪作为滤波器件, 掺铒光纤作为增益介质的环行腔光纤激光器实现位移传感。构成该马赫曾德尔干涉仪的扩径光纤锥由光纤熔接机制作而成。随着两个应力调节支架距离的减小, 干涉仪发生弯曲, 输出的波峰向短波长方向移动, 最大敏感度为4.49 nm/mm, 消光比大于50 dB。扩径光纤锥的引入使得光纤在弯曲时能够保持基本一致的弯曲度, 并且相比其他结构强度更高, 不容易发生断裂。同时, 该结构的制作所需材料便宜, 制作过程简便, 有利于工程应用。

为了在大模场平顶基模光纤激光器中实现单模单偏振运转, 提出一种获得单模单偏振平顶基模信号光的方法。在平顶基模光纤的包层中引入两个带有椭圆空气孔的无源纤芯, 无源纤芯对称地置于直径为 20 μm的有源芯区的两侧, 椭圆空气孔用来引入双折射。通过数值仿真发现, 在上述有源光纤作为平顶基模光纤激光器的增益介质的情况下, 可以使得光纤激光器在不采用其他模式选择方法的情况下只输出 x方向偏振基模。

针对 19芯、 37芯大模场光纤提出两种降低弯曲损耗的方法, 一种方法是在芯区外引入一层空气孔, 另外一种方法是在芯区外引入多包层低折射率结构。理论分析表明, 多芯光纤弯曲损耗存在临界弯曲半径, 在大于临界半径的情况下, 弯曲损耗基本不变, 在小于临界半径的情况下, 弯曲损耗急剧增大。引入空气孔后, 当 19、37芯光纤模场面积分别为 516 μm2和 920 μm2时, 临界弯曲半径都从 3.5 cm减小到 4 mm。当引入包层数达三层以上时, 多包层结构也可使 19、37芯光纤的临界弯曲半径从 3.5 cm减小到 4 mm。

基于描述脉冲放大过程的时间相关非线性辐射迁移方程,对不同形状脉冲经掺镱光纤放大器传输后的功率特性进行了分析，该方程同时考虑了光与介质的相互作用.数值结果表明，在相同的脉冲能量下，不同形状脉冲经放大器放大后的功率增益随入射脉冲形状不同而不同，并且功率增益的差异在脉冲前沿比较大.这使得放大器输出脉冲峰值向前沿的偏移量以及峰值功率的放大倍数都与脉冲形状有关.尤其是当入射脉冲的能量较大时，不同形状脉冲的峰值功率的放大倍数明显不同，以超高斯脉冲为最大，高斯脉冲、双曲正割脉冲次之，洛伦兹脉冲最小.

大功率激光二极管线阵(HPLDA)特殊的发光区结构使它具有不理想的光学特性，特别是其快轴方向高达40°的大发散角，使得传统的波前探测器很难对其进行波前探测。针对这个问题，提供了一种可对大功率激光二极管线阵进行大动态范围波前测量的新方法，可在－π/2～π/2范围内进行高精度的波前斜率测量(±1′)。通过波前斜率的测量，可得到大功率激光二极管线阵的波前复振幅，实现波前测量的目的，同时也为下一步的光束整形做好准备。

为了增加19芯光纤激光器总输出光功率中共相位模式所占比例, 提出两种改进方法, 一是在掺镱光纤端面与反射镜面之间塔尔博特(Talbot)腔内引入三段具有一定间隔的非掺杂光纤, 其结构尺寸和纤芯数值孔径均与掺镱光纤相同; 二是将单模光纤激光器作为种子光源, 利用透镜组对高斯光束进行束腰变换实现模式匹配, 从而最大限度地激励共相位模式。基于速率方程组对改进后的方案进行了数值分析, 计算了光纤端面间隔距离、信号输出端镜面功率反射系数和抽运功率对共相位模式功率所占总输出功率比例的影响。研究表明, 在改进方案一中对于固定的镜面功率反射系数, 存在最佳间隔距离以使共相位模式功率比例最大, 共相位模式所占比例可以从改进前的79.06%提高到88.25%; 通过改进方案二共相位模式所占比例可以提高到95.74%, 从而确保了更好的光束质量。