基于有限元法仿真计算了脊高850 nm、脊宽800-2 000 nm、刻蚀深度200-600 nm的亚微米结构尺寸As2S3硫系玻璃脊形波导的有效折射率和色散特性.结果显示在光通信波段内准TM模式下一定波导结构存在反常色散, 且同一脊宽和脊高下零色散波长位置随刻蚀深度增加出现蓝移；同时合适结构的波导还存在两个零色散波长, 如脊高850 nm、脊宽1 000 nm、刻蚀深度350 nm的脊形波导, 准TM模式下两个零色散波长为1 510 nm和1 746 nm, 波长1 550 nm处的色散值为-28.62 ps2·km-1.在此基础上, 利用此具有反常色散的脊形波导作为光学相位共轭介质, 将其应用在220 km远距离光纤链路的3×40 Gb/s高比特率波分复用系统中进行仿真实验, 结果显示该硫系玻璃脊形波导构建的光学相位共轭器有效地实现了四波混频效应, 且对整个系统的色散进行了有效补偿.

提出并实施了一种实验推定离子交换单模条波导折射率分布的新方法，给出扩散系数可用常量等效的离子交换条件，导出了条波导离子交换制备过程的两维扩散方程的一般解，拟合推定了离子交换条波导的折射率分布.多波长测试的折射率色散通过引入玻璃色散关系解决，样品测试中表征导模吸收损耗的传播常量虚部由KK变换确定.在此基础上，试制了光纤-条波导-光纤一体化传感器结构，验证实测了多种不同浓度的葡萄糖溶液，最低检测限为0.1 μM，实现了低浓度微量测试，验证了条波导传感机制的有效性.

采用真空镀膜技术在石英基板上制备了纯As2S8 以及掺杂As2S8平面波导，通过棱镜耦合技术观察了光阻断效应。结合S和As的外层电子构型，分析了样品内部的化学键结构，利用电子能带结构理论和杂化轨道理论，建立了光阻断效应的动力学方程，并对切断过程进行了数值分析，分析结果与实验数据十分符合，得出该模型能很好地解释光阻断效应的实验现象，并揭示了光阻断效应切断过程的内在机理。

实验研究了掺锡As2S8条波导的光阻断效应,提出一种新型的基于掺锡As2S8波导的全光逻辑门方案,并试制了掺锡As2S8条波导全光逻辑门,实验结果显示该逻辑门具有良好的波形特性,表明该材料适合做全光逻辑门,具有一定的应用潜力。

制备了多种不同PMPS/BzMA质量比合成的PMPS-PBzMA共聚物,研究了旋涂成膜的膜厚控制方法和最佳热处理温度。近红外谱证实该材料在1310 nm和1550 nm两个窗口吸收小。实验表明,PMPS-PBzMA的光漂白效应主要来自于Si-Si的光氧化并伴有轻微的折射率各向异性,饱和过程则来自于Si-苯基的光分解且有助于缓解各向异性。归纳了初始折射率和饱和折射率与PMPS/BzMA质量比的关系,发现PMPS/BzMA质量比W(PMPS):W(BzMA)=10%制成材料的初始折射率与质量比W(PMPS):W(BzMA)=100%材料饱和折射率十分接近。据这些特性,利用质量比W(PMPS):W(BzMA)=10%材料的初始折射率和质量比W(PMPS):W(BzMA)=100%材料的饱和折射率,结合光漂白技术,成功试制了折射率对称分布的掩埋型多模PMPS-PBzMA条形波导,1310 nm的传输损耗达到了0.91 dB/cm。

为实现客流计数自动化, 开发了一种基于新型高分子薄膜型光纤列阵感压的客流计数系统.感压原理建立在光散射强度与高分子材料密度变动的对应关系上, 系统以脚底压力分布“质心”的时空变化为信息特征, 该时空变化特征反映了乘客上下车时维持动态平衡的一般规律.由此设计了多种行为模式的客流跟踪、辨向和计数方法.统计实验结果表明, 该客流计数系统可实现实时测试, 准确率达95%以上.

实验研究了非晶态As2S8半导体薄膜在光照、退火-光照和退火-光照-退火-光照关连作用下的光折变效应及淀积态与退火态两种膜系光致体积变化现象.采用棱镜耦合技术、Raman光谱和X线衍射测试技术,确认了As2S8薄膜经紫外光辐照后薄膜密度增高、折射率增大的现象.实验表明,淀积态As2S8薄膜经紫外光照后,折射率变化的最大增量可达到0.06,而退火态As2S8薄膜经紫外光照射后,其折射率最大变化比前者要小一个数量级,约为0.005 7.淀积态和退火态两种膜系紫外光照后,体积缩小,这与As2S3非晶态薄膜的情况不同,体积变化率分别为-3.5%和-2.1%.实验还显示,退火态的As2S8薄膜存在折射率完全可逆现象.

开发设计了一种新的列阵自动对接方法,该方法将多目标演化法导入光纤-光波导列阵-光纤列阵的自动对接,并行操作次数较常规遗传法大幅减少.数值仿真表明,对于模场非对称因子为0.4%的单模波导列阵与光纤列阵的双芯对接,能实现0.04 dB的平均端面耦合损耗.用于1×8波导分支耦合器与通道间距误差在0.35 μm以内的光纤列阵对接,自动耦合仿真达到了小于0.1 dB的平均端面耦合损耗,最大值与最小值的差小于0.06 dB.

采用0.004AgNO3-0.996NaNO3混合熔融盐,用离子交换技术在德国B270光学玻璃上制备了费米折射率分布渐变波导,理论分析了费米折射率分布渐变波导的包层吸收模谱特性,导波损耗测试实验验证了解析结果。在此基础上,提出了一种用于液体包层吸收损耗测试的双样品盒串连的波导回路,测试结果证实表征溶液包层吸收特征的折射率虚部与溶液浓度之间具有十分显著的线性关系,测试灵敏度与波导的模式和波导参量有关,尤其与波导层厚度有非常敏感的关联性。利用这个关系传感测试了13种不同浓度的耐晒果绿染料水溶液样品的浓度,结果显示测试值与实际配制浓度值的均方差小于0.07％。

实验研究了非晶态As₂S₈半导体薄膜在紫外汞灯和He－Cd激光照射下的光诱导现象，证实了光照射后的As₂S₈薄膜的折射率增大，体积缩小，可见光吸收谱的吸收带蓝移。在此基础上，应用光折变效应试制了As₂S₈条波导，观测到As₂S₈条波导的光阻断效应，实现了光－光效应的开关功能。