采用全矢量有限元法设计了一种大模场双包层微结构光纤及锥形波导结构。采用复丝拉制方法制备了成分为45Bi2O3-29GeO2-15Ga2O3-10Na2O-1CeO2的大模场双包层微结构光纤, 纤芯直径为70 μm, 内包层的占空比为0.25, 模场面积约为3 014.8 μm2。采用熔融拉锥技术制备了纤芯直径为17.5 μm、有效模场面积为206.47 μm2的锥形光纤。在980 nm泵浦下研究了微结构光纤及其锥体的激光特性。结果表明, 拉锥后微结构光纤的激发光谱中心波长由1 550.2 nm向短波漂移至1 546.9 nm, 而输出激光光束质量因子M2由3.45±0.03显著减少至1.16±0.01。拉锥前后的斜率效率分别达到10.29 %和9.70 %。研究结果表明, 拉锥可有效改善大模场双包层有序微结构光纤的激光输出模式, 拉锥后的激光输出具有良好的单模特性。该项技术研究结果为大模场、高功率的激光光纤材料制备提供了新的技术途径。

针对波长可切换光纤激光器存在调谐精度不高的问题, 提出并设计了一种基于全光纤拉锥干涉滤波结构的掺铒光纤激光器, 采用熔接机对多模光纤进行熔融拉锥处理, 制备光纤马赫-曾德尔(MZ)干涉结构, 所形成的周期性能量分布用于实现掺铒光纤激光器波长灵活可调谐输出。实验结果表明: 光纤滤波器周期为0.8 nm, 激光器工作阈值为58 mW, 在1573.45~1574.59 nm的L波段内实现了单波长可调谐激光输出, 波长间隔最小为0.11 nm; 并通过调节偏振控制器, 实现了双波长激光可切换输出。在10 min的稳定性测试实验中, 没有出现明显的波长漂移。

随着新型微加工工艺的发展，传统的锥型光纤发展派生出数千种不同的微结构光纤.其中，S型光纤锥由于其体积小、质量轻、抗电磁干扰以及可以直接嵌入结构化系统的灵活性得到了迅猛地发展.随着对S型光纤锥研究的深入，基于S锥的各种结构和功能的光纤传感器不断地被提出，用于测量温度、应变、折射率、湿度和磁场等，不仅丰富了光纤传感器的种类，更加深了人们对传感机理的认识.本文全面回顾了S型光纤锥的研究进展，包括传感原理、制备方法、各种传感结构组合以及传感应用等，并对其发展进行了展望.

提出一种基于光纤锥级联纤芯失配结构的马赫-曾德尔干涉流量传感器。在拉绳表面紧密粘贴传感器, 其底端悬挂圆形靶片, 靶片放置于管道内部; 当流体流过管道, 引起靶片发生横向移动, 传感器受到靶片轴向拉力作用, 导致透射谱发生变化; 通过监测干涉谱能量和波长变化实现外界物理量的测量。实验结果表明, 当流量在0.329~0.847L/s范围内变化时, 响应灵敏度为-0.472dB/( L/s), 线性度为0.993。所提传感器制作简单、灵敏度高, 具有较好的应用前景。

提出一种基于锥形光纤和光纤F-P腔组合结构的光纤应变传感器。该传感器包含单模光纤拉锥形成的锥区和石英毛细管构建的F-P腔2个应变敏感区域。理论分析了光波在该传感器中的传播过程，获得了该传感器的光强传输函数。由于锥形光纤中激发出的包层高阶模参与干涉，导致传感器干涉光谱具有调制特性。实验获得了该传感器的干涉光谱，通过分析谐振波长偏移或消光比变化对应变实现独立测量，在0～500 με的测量范围内，该传感器的应变灵敏度为14.6 pm/με。利用锥形光纤引发的模式干涉和F-P腔的双光束干涉效应共同作用形成受调制的干涉谱型进行应变传感，应变灵敏度高，同时具备2种独立的应变检测手段(谐振波长和消光比检测)。

基于拉锥-熔合法研制了一种高功率全光纤(2+1)×1侧面抽运合束器。利用仿真软件建立理论模型，计算了合束器耦合效率，并制备出这种侧面抽运合束器。经测试，该合束器在抽运功率为600 W时，两抽运臂的耦合效率分别为98.2%和96.3%，信号光插入损耗约为0.11 dB。利用该合束器搭建了千瓦级光纤激光放大器,双向抽运光功率达到1.8 kW时,在1080 nm处获得的激光输出功率为1.426 kW。

提出了一种可以用于曲率矢量测量的温度不敏感的错位熔接-粗锥型光子晶体光纤(PCF)曲率传感器，它由两段普通单模光纤(SMF)之间熔接一段PCF组成，呈SMF-PCF-SMF结构。其中PCF的一端与SMF错位熔接导致传感器圆柱轴不对称，使得传输光谱在两个对称弯曲方向上出现明显的红移和蓝移现象；另一端与SMF通过过度熔接形成粗锥，最终形成马赫-曾德尔干涉仪。实验研究了传感器的曲率和温度特性，结果表明，在0.12~1.06 m-1的曲率范围内，凹向弯曲时的光谱发生红移，其灵敏度为11.22 nm/m-1，凸向弯曲时的光谱发生蓝移，其灵敏度为-13.62 nm/m-1，且凹向弯曲时和凸向弯曲时均具有较好的线性度；在20~80 ℃的温度范围内，此传感器的温度灵敏度仅为1.63 pm/℃，具有对温度不敏感的特性。该传感器与传统光纤传感器相比，能够避免温度与曲率同时测量时的交叉敏感问题，具有易于制备、结构简单、灵敏度高等优势，可用于工业生产、建筑监测、航天航空等领域。

硫系玻璃具有超宽的红外光谱透过范围和极高的线性、非线性折射率，因此硫系玻璃光纤成为目前唯一能产生中远红外超连续谱输出的光纤基质材料。综述了传统阶跃型硫系光纤、硫系微结构光纤以及硫系拉锥光纤中红外超连续谱输出的研究进展。

提出了一种基于光纤锥的在线型光纤马赫曾德干涉仪式折射率传感器.传感器是在一根单模光纤上使用光纤熔接机拉制出两个光纤锥，光纤锥的直径为43.7 μm，长度为480 μm.干涉仪中光纤锥充当光纤耦合器，激发出光纤高阶模，并将高阶模耦合进单模光纤使之与纤芯基模形成模间干涉.被环境溶液的折射率、温度的变化改变模式间相位差，将导致干涉仪的传输光谱发生漂移，从而实现传感测量.实验结果表明：当环境溶液的折射率变化范围为1.335~1.403RIU时，传感器的折射率灵敏度为－128.233 nm/RIU；当水溶液的温度变化范围为30~75℃时，传感器的温度灵敏度为0.111 nm/℃.该传感器具有制作方法简单、灵敏度高、成本低等特点，可应用于生物传感测量.

为了对硫系玻璃微球谐振腔在中短红外波段的光学回廊模式进行理论研究和实验表征, 用熔融淬冷法制备了组分为Ge28Sb12Se60的无砷环保型硫系玻璃, 并在此基础上采用漂浮粉末熔融法批量制备出直径分布为50～200 μm的微球谐振腔.在显微镜下挑选出直径分别为112.01 μm和57.63 μm的一大一小两颗微球与自制石英微纳光纤锥进行近场耦合实验, 以窄带宽可调谐激光器为泵浦源测试此耦合系统在1 530~1 560 nm波段的光谱.光谱中明显观测到由微球回廊模式谐振引起的等间距分布的光谱吸收峰.小球、大球的吸收峰间距分别为5.22 nm和2.60 nm, 与米氏散射理论计算得出的一阶TE回廊模谐振峰间距基本相符.实验结果表明新型Ge28Sb12Se60硫系玻璃有望在红外微球光子器件如窄带滤波器、微球喇曼激光器、高灵敏度传感器等领域获得重要应用.