针对调制光栅Y分支型（MG-Y）激光器在实际应用中波长-电流查找表（LUT）构建效率低、调谐方式复杂、波长调谐时功率漂移量大等问题，对其调谐特性进行了深入研究。利用左、右反射器电流的调谐特性，设计出一种具有普适性的波长测试框架，能够高效且准确地定位激光器的平滑波长调谐路径。同时提出一种自适应功率校准算法，提升了激光器在波长调谐时的功率稳定性。测试结果表明：基于波长测试框架的LUT仅包含3147个反射器电流-波长组合；激光器的波长调谐范围为1528~1568 nm，波长调谐步长为5 pm；边模抑制比（SMSR）大于40 dB；波长准确度优于±2.9 pm；波长重复性优于1.9 pm；波长调谐时功率漂移量小于0.408 mW，稳定度为3.57%；解调出光纤非本征法布里-珀罗干涉型（EFPI）传感器的腔长变化量小于7.58 nm，可以应用于光纤传感等实际场景。

为了研究光纤传感器在超声波检测方面的应用，提出了一种膜片式光纤法布里-珀罗（F-P）传感器的结构和制备方法。首先探究了声场中放置距离和角度对膜片式光纤F-P超声传感器的声振动敏感膜片形变量的影响，仿真得到光纤F-P传感器的传感效果随距离、角度的增加而下降，然后提出了一种基于熔接、切割、抛磨方式制备的膜片式光纤F-P超声传感器，最后对该传感器的传感性能进行了实验验证。实验结果显示，提出的传感器的频率探测范围为20~80 kHz，信噪比不小于25 dB。此传感器的制备使用全焊接方式，与传统的胶连接方式相比，结构更稳定，使用寿命更长，因此在电网局部放电检测等场景中具有广泛的应用前景。

为实现大气污染物中氨气（NH₃）的快速、准确测量，本文提出了一种基于氧化锌（ZnO）涂层单模-无芯-单模（SNS）光纤结构的高灵敏度NH₃传感器。该传感器利用的是ZnO膜层吸附NH₃后自身折射率改变，进而导致无芯光纤干涉谱谐振波长发生变化的特性。通过建立NH₃体积分数与谐振波长偏移量的关系，最终实现了NH₃体积分数的测量。本文基于模式传输理论对ZnO涂层SNS传感器的光谱特性进行了仿真，仿真结果显示：当ZnO膜层的折射率从1.929变化至1.889时，60 nm和130 nm ZnO膜厚下SNS传感器的灵敏度分别为11.8 nm/RIU和28.6 nm/RIU。制备了ZnO膜厚分别为60 nm和130 nm的SNS传感器，其在NH₃体积分数为0~42.0×10^-6环境下的灵敏度相差不大，这主要是由ZnO对NH₃的吸附饱和引起的。进一步分析获得60 nm ZnO膜厚下SNS传感器的平均灵敏度为16.87×10⁶ pm，检测限为6.6×10^-6，响应时间和恢复时间分别为70 s和90 s。随着温度由16.5 ℃升至56 ℃，该传感器对NH₃的检测灵敏度从17.96×10⁶ pm降低至7.57×10⁶ pm，温度和时间对检测限的影响分别为0.0237×10^-6 ℃^-1和0.026×10^-6 d^-1，该传感器具有较好的稳定性。

为保证电气电子设备在辐射抗扰度试验中状态传输的稳定性，设计并实现了适用于试验环境的光纤束监控系统。系统主要由物镜、光纤束、转接镜和电荷耦合器件等组件构成。通过Zemax光学仿真软件，结合光纤束参数设计并优化了监控系统的物镜。设计结果表明：物镜在空间频率36 lp/mm处，各视场光学调制传递函数值大于0.8，像面大小与光纤束尺寸匹配，满足像方远心光路要求。对加工的物镜进行性能测试，表明其技术指标与理论设计比较相符。采用搭建的光纤束监控系统进行成像试验，并运用高斯滤波算法进行去像素化处理，提高了监控系统的视频传输质量，辐射抗扰度试验表明此系统具有良好的抗电磁干扰能力。

对基于磁致折变效应的掺铒光纤磁场传感器的温度特性进行了理论分析和实验测量。理论上，基于密度泛函理论(Density Functional Theory，DFT)研究了温度对掺铒光纤磁致折变效应的影响，结果表明，温度升高会增大掺铒石英材料的原子磁矩，从而增强其磁致折变效应。实验上，基于磁致折变效应，以掺铒光纤作为Mach-Zehnder光纤干涉仪的传感臂，研制了磁场传感器，结果表明，干涉波谷的谐振波长随温度的升高发生红移，传感器的磁场灵敏度随之增加，16.7 ℃和43.5 ℃温度下传感器的灵敏度分别为12.63 pm/mT和25.53 pm/mT，温度变化会影响磁场的测量精度。

基于耦合模理论, 数值仿真了两种耦合结构(FW和WF)下的耦合损耗随锥形光波导芯层尺寸的变换规律; 进一步分析了两种耦合结构下锥形光波导端面粗糙度对其模式耦合损耗特性的影响, 表明不同模式其端面散射损耗不同; 实验结果表明, 锥形光波导的输入端芯层尺寸、输出端芯层尺寸及光波导长度, 对FW结构下的耦合损耗影响较小, 对WF结构下的耦合损耗影响较大。

提出了一种基于准分子激光制备45°微反射镜的新方法──激光阶梯刻蚀法，介绍了该方法的工艺流程。通过优化参数制备了微反射镜样品，详细分析了样品参数对微镜反射性能的影响。利用微反射镜样品进行垂直耦合实验，深入讨论了影响系统损耗的主要因素。实验结果表明，微反射镜样品造成的损耗约为3.5 dB。该制备方法有望在大尺寸光波导互连背板耦合器件的研制中得到广泛应用。