不断提高以掺铒光纤为核心的光纤器件功率是研究与应用领域中的一个重要课题。 高功率光纤器件内能量聚集会发热升温, 造成器件光谱参数性能显著变化, 进而造成以掺铒光纤为核心的光学器件的性能发生显著变化。 因此对掺铒光纤在大温度范围下的光谱性能进行研究具有重要意义。 利用斯塔克能级展宽理论建立了掺铒光纤吸收系数与温度的关系模型, 在此基础上结合McCumber理论仿真计算了掺铒光纤荧光寿命与温度的关系。 以OFS-MP980型掺铒光纤为实验对象, 测量了掺铒光纤在常温至900 ℃范围内的吸收光谱、 发射光谱。 结果表明, 温度升高造成980 nm波段吸收系数整体下降, 且吸收系数的峰值波长增加, 平均增加率0.625 nm/100 ℃。 1 530 nm波段吸收系数整体展宽, 且峰值吸收系数下降, 平均下降率为-0.19 dB/100 ℃。 600 ℃以内荧光寿命随温度呈近似线性下降, 下降率为-0.23 ms/100 ℃。 600 ℃以内理论模型能够反应温度造成峰值吸收系数、 荧光寿命近似线性变化的趋势。

为了推进掺铒光纤抗辐射性能的研究, 全面掌握掺铒光纤性能在辐照条件下的变化规律。 基于色心模型对掺铒光纤的辐照作用机理进行了分析, 并据此对掺铒光纤在辐照中的性能变化趋势进行了预测推断。 然后根据掺铒光纤的工作原理和应用特性, 在伽马辐照条件下对两种不同型号(EDF-L-980和MP980)掺铒光纤的980 nm波段损耗谱、 1 530 nm波段损耗谱以及发射光谱的特性进行了在线实时监测, 并在辐照停止后进行了恢复测量。 研究表明, 在辐照中两种掺铒光纤的性能变化趋势一致。 在损耗谱方面, 980 nm波段和1 530 nm波段的损耗随辐照单调增加, 980 nm吸收峰与1 530 nm吸收峰处的损耗与辐照剂量呈近似线性关系; 在发射光谱方面, 发射光谱强度随辐照单调降低, 光谱能量向长波方向转移, 平均波长和光谱带宽大幅增加, 1 530 nm发射峰处的发光强度与辐照剂量也呈近似线性关系。 辐照停止后, 掺铒光纤体现出了一定的恢复能力, 但是各项参数的恢复均不到40%。 各项实验结果与理论模型和分析预测匹配良好, 证明了辐照对掺铒光纤性能影响理论解释的合理性。

为研究环境温度对光纤光栅使用寿命的影响,从光纤光栅的成栅机理出发,分析了光纤光栅折射率调制度的形成及热致衰减的物理机理;并以热致衰减机理为基础、以峰值反射率为主要指标,建立了温度对光纤光栅使用寿命的影响模型,得到了光纤光栅峰值反射率随温度及时间的变化关系.物理实验与数值仿真验证了理论模型的合理性,即：在仅考虑温度影响因素的情况下,光纤光栅在常规应用温度条件下可长期正常工作.