从麦克斯韦方程出发，推导了长周期光栅耦合器在折射率、增益、损耗复合调制下完整的耦合理论模型。在此基础上，详细分析了该复合调制长周期光栅耦合器直通与交叉臂间的功率耦合和多波长滤波特性。结果表明，当增益/损耗调制与折射率调制作用相等时，复合调制长周期光栅耦合器具有单向非互易的功率耦合特性，而且随着多波长复用信号输入光纤和输入方向的不同，具有不同的上下话路滤波特性。在增益调制作用下，满足相位匹配条件的信号不仅可有效地耦合到交叉臂下话路输出，还能得到明显的放大；但当损耗调制时，直通与交叉臂中的信号功率均保持各自的初值，而且不再具备波长选择滤波能力。

基于失配光纤耦合器的波长特性，从理论上详细分析了两芯间隔d，两芯之间的失配度Δβ及耦合区长度z对其光谱特性的影响。结果表明，当Δβ和d较小时光纤耦合器可以成为梳状滤波器。Δβ主要影响梳状滤波器的消光比，z和d在两芯子匹配的情况下主要影响峰值波长位置和间隔。通过将一根两芯间隔d=12 μm的单模双芯光纤(TCF)的一个芯子熔接在两根单模光纤(SMF)之间，实验制得基于双芯光纤耦合器的全光纤型梳状滤波器，其消光比可达25 dB，插入损耗为3.1 dB。通过使用不同长度的TCF获得了不同的峰值波长间隔，并使用波长为248 nm的紫外光对其峰值波长和消光比进行了调节。

A low-cost, compact, and lossless temperature sensor based on a twin-core fiber (TCF) is demonstrated and manufactured by splicing two single-mode fibers to the ends of a TCF. The extinction ratio of the comb transmission spectrum is bigger than 15 dB, and the temperature sensitivity of the coupling angle is –0.02 rad/(oC.m) at –30–90 oC and –0.032 rad/(oC.m) at 90–175 oC. Finite element method is used to calculate the supermodes of the TCF, and the result agrees well with the experiment.

对适用于温度传感的双芯光纤马赫-曾德尔干涉仪进行了研究，并通过将一根单模双芯光纤熔接在两根单模光纤之间，制得了双芯光纤马赫-曾德尔干涉仪型梳状滤波器。用干涉原理分别分析了该器件传输谱的自由空间谱宽与波长、双芯光纤的长度和两纤芯间的有效折射率差的关系，实验检测了它的温度特性。结果显示，随着温度的升高，该器件的传输谱发生红移。在相同温差下，不同波长处的波长漂移值不同，短波长处波长漂移较小，长波长处波长漂移较大。在固定波长处，该器件的传输谱的波长漂移实验数据与温度变化具有较好的二次曲线关系。该器件的温度灵敏度和波长有关，不同波长处灵敏度不同；固定波长处，灵敏度与温度成正比。另外，通过对单模光纤与双芯光纤熔接处的拉锥处理，可以有效降低所制器件的插入损耗。实验制得了插入损耗约为7 dB的梳状滤波器，其体积小、制作容易、与光纤系统具有良好的匹配性，可应用于光纤温度传感。

单芯光纤和双芯光纤的耦合问题是限制双芯光纤研究和应用深度的关键问题之一。利用突变光波导的分析方法, 在高斯近似的模场分布下, 推导了单芯单模光纤和双芯单模光纤对接和熔接的耦合能量、总体耦合效率和两纤芯耦合能量比的数学表达式。利用这组关系定量地详细分析了单芯光纤和双芯光纤耦合中的模场匹配、双芯光纤的纤芯距和纤芯位置对耦合效果的影响。利用其中一个纤芯位于光纤中心的双芯光纤, 通过保偏熔接机进行辅助定位, 实测了单芯单模光纤与双芯单模光纤对接耦合的输出能量与纤芯位置的关系, 测量结果能够很好地与理论结果相符合。

通过将一根单模双芯光纤熔接在两根单模光纤之间，实验制得全光纤马赫曾德尔干涉仪型梳状滤波器。用干涉原理分别分析了该器件的传输谱相邻峰值的波长间隔与波长、双芯光纤的长度和两纤芯间的有效折射率差的关系。某固定波长处，相邻峰值的波长间隔与该波长的平方成正比，与双芯光纤的长度和两纤芯间的有效折射率差的乘积成反比。实验测试并分析了所制梳状滤波器的插入损耗、传输谱平坦度和消光比等特性。通过对该器件的单模光纤与双芯光纤熔接处进行拉锥处理，可以有效降低所制器件的插入损耗，实验制得插入损耗约为7 dB的梳状滤波器。传输谱最大峰值功率差可小至约1.59 dB，消光比可达约13 dB。该器件制作简单，结构紧凑，与光纤系统具有良好的匹配性。

针对现有波长检测技术的不足，提出一种采用阵列波导光栅(AWG)进行波长快速检测的方法，该方法利用AWG对波长信号进行空间分离，将波长信号转化为光场强度信号，利用传统的光场强度检测手段实现波长检测。给出了分析这种检测方法光学特性的数学模型，应用此模型，分析了AWG性能参数对波长检测性能的影响。分析表明：待检测的波长信号可以通过AWG相邻通道的功率比的对数值进行线性表达；减小AWG通道波长间隔或其半波全宽(3 dB带宽)可以提高波长检测灵敏度；此方法对AWG的通道不平坦度不敏感；通过对AWG进行±0.1 ℃的温度控制，此方法可以达到±0.005 nm的波长检测精度。

全光纤上下话路滤波器是光纤通信系统中的重要器件。光纤布拉格辅助失配耦合器型上下话路滤波器是非干涉型的,易于制作,并且稳定。采用波长为248 nm的紫外光在由标准单模光纤和自制的高掺锗光敏光纤熔融拉锥制作的2×2光纤耦合器上写入光纤光栅,实现了全光纤多端口上下话路滤波器。实验中获得了最大反射率约为20 dB,带宽约为2 nm的上下话路滤波器。实验分析表明在耦合器耦合区的均匀部分写入一定长度的啁啾布拉格光栅,或在耦合区的不均匀部分写入一定长度的均匀布拉格光栅,均可获得峰值反射率较高和带宽较大的光纤布拉格辅助失配耦合器型上下话路滤波器。

通过在光纤消逝场间的耦合作用中引入光栅折射率调制扰动，推导出用于分析各种光纤光栅耦合器型滤波器滤波响应特性的统一耦合模方程。使用Broyden迭代结合打靶法求解耦合模方程，数值计算了两光纤匹配﹑只将光栅写入耦合区的一个光纤上时的光栅破坏耦合器型上下话路滤波器各端口的滤波响应特性。详细地分析了光栅参数对下话路反射率和带宽特性的影响，讨论了耦合区长度及光栅写入位置对下话路滤波响应和透射响应的影响，并使用高斯切趾改善滤波响应。通过优化参数，可以使光栅破坏耦合器型上下话路滤波器达到99%的下话路效率。