Using conventional coupled-mode theory, a set of coupled-mode equations are formulated for single-helix chiral fiber long-period gratings. A helical-core fiber is analyzed as an example. The analysis is simple in mathematical form and intuitive in physical concept. Based on the analysis, the polarization independence of mode coupling in special fiber gratings is revealed. The transmission characteristics of helical-core fibers are also simulated and discussed.

通过理论分析，得到了掺铒光纤环形腔激光陀螺中存在后向反射时，陀螺的两束激光频差和陀螺转速动态关系的解析表达式,并用矢量图明确表明了闭锁效应出现的条件。分析表明光纤激光陀螺的闭锁主要是由瑞利后向散射引起的，这一散射虽然在红外波长甚弱，但在有源环形腔内会被显著加强，因此成为陀螺闭锁的主要原因。实验证实了上述理论分析结果，在陀螺旋转速度小于10° /s时出现了闭锁。

首先简要叙述了耦合模理论早期从微波领域逐渐发展起来而延伸到导波光学和其他领域的历程, 该理论的数学描述是联立的一阶线性常微分方程组, 即耦合模方程。然后明确指出一阶导数形式是该理论的特色, 指明该方程在具体的边值问题下严格地与Maxwell方程相等效, 并确定其解的主要近似来源与误差量级。最后还扼要叙述了耦合模理论在光纤光学各类问题中的应用, 包括建模和模拟。还就使用耦合理论中出现的问题提出了自己的见解。

基于耦合模理论, 提出一种判别圆双折射光纤的简易方法。首先指出在单模工作条件下的线双折射光纤中, 一对互相正交的线偏振模间耦合系数为虚数, 而在圆双折射光纤中, 耦合系数为实数。从上述事实出发并根据单模光纤横截面上折射率分布的对称性, 确定了光纤轴向倒置后几何形状不变是圆双折射光纤的三个必要条件之一。利用这种判别方法, 可以确定对互易光纤而言, 只有扭转圆光纤和熔融状态下制作的螺旋光纤才是真的圆双折射光纤。

提出了一种新型双波长掺铒光纤环形腔激光器。使用可调滤波器改变两束激光的波长差,采用由窄带滤波器和Mach-Zehnder梳状滤波器组成的多重滤波的方式来选择工作频率或者工作模式,有效地抑制相邻纵模之间的跳模现象。利用偏振烧孔效应和激光反向传播的特点大大增强了增益介质的非均匀加宽特性。实验结果表明,得到的单频单纵模双波长激光器的波长间隔可调谐范围为0.019～15 nm;两束激光的拍频信号的频率差调节至472.5 MHz时,在100 Hz～3 GHz范围内只有一个拍频信号。

利用有限差分法，研究了一种在包层小孔中填充可变折射率材料的新型光子晶体光纤的传输特性，并讨论了其在传感器设计方面的应用前景。分别模拟了包层孔为单圈、两圈、三圈结构下的光纤传输谱，在两圈孔的情况下，找到了合适的工作波长区间，并发现该工作区间的位置对于填充材料的折射率表现得很敏感，且呈近似线性关系。该折射率在1．48～1．8区间内每变化0．01，导波区间位置平均移动24nm。结论表明，与传统的光波导折射率传感器相比，这种新型光子晶体光纤折射率传感器具有测量范围较大，灵敏度较高的优点。

A direction related polarizer was inserted into a ring laser cavity to eliminate one of the two eigen-modes as well as spatial hole burning of the gain medium in a bidirectional Er-doped fiber ring laser. Thus, a fiber ring laser gyroscope (FRLG) operating in continuous wave was demonstrated. A beat signal of over 30-dB noise was observed and a good linear relation between the beat frequency shift and cavity rotation rate was obtained.

从线性极化模的耦合模理论出发, 分析了双叶应力区扭转光纤, 即扭转保偏光纤, 和四叶应力区扭转光纤。推导应力引起的在光纤芯区各向异性的介质张量表达式;利用该表达式得到线性极化模在有转角时的多叶应力区光纤中传输的耦合模方程;从而推得多叶应力区扭转光纤中的超本地模, 由超本地模的相位常数来确定该光纤的双折射。在双叶、四叶应力区理想对称的条件下, 前者可以得到较高的椭圆双折射, 而后者则无任何双折射。同样的结论可推广到8叶或16叶的扭转光纤, 都无任何双折射。

激光型光纤电流传感器输出的读数是频率之差。首先从理论上分析了无外加电流时频差在零频附近的漂动,分析了法拉第旋转镜(FRM)旋转角偏离90°引起的频率零漂,并指出这是零漂随温度变化的主要原因,提出了克服零漂的具体措施。实验证明了上述分析的正确性和这些措施的有效性,使这种光纤电流传感器在实用化道路上前进了关键的一步。

提出了一种对光纤布拉格光栅(FBG)在横向压力负载条件下的谐振波长分裂进行高灵敏检测的方案,并进行了实验研究。采用偏振分束器和偏振无关的光纤迈克耳逊干涉仪组成检测系统,利用相位调制技术,将光纤布拉格光栅的谐振波长分裂的检测转化为相位差的测量,从而大大提高光纤光栅横向压力负载传感的初始分辨率。利用该系统进行横向压力负载传感实验,得到0.025 N/mm横向负载初始分辨能力。