利用光纤倏逝波耦合效应，设计了一种基于石墨烯全光纤结构的主动锁模激光器。该石墨烯全光纤锁模器件基于侧面腐蚀的单模光纤，构建了银/聚二甲基硅氧烷（PDMS）/石墨烯的电容型结构，腐蚀的单模光纤置于PDMS和石墨烯之间。实验结果显示，在电容结构两端施加与激光腔的共振频率一致及其整数倍的周期性方波电压信号，并对腔内光进行调制，可实现1558 nm光纤激光器的主动锁模。所设计的主动锁模激光器获得了基本频率及二次谐波的锁模脉冲，重复频率分别为12.2 MHz和24.4 MHz，实现了电控重复频率的脉冲输出。这种石墨烯全光纤锁模器件具有低成本、低功耗的优势，为实现灵活可控的主动锁模激光器提供了新思路。

提出了一种基于聚二甲基硅氧烷（PDMS）的水滴型光纤挥发性有机化合物（VOC）传感器，用于检测VOC的泄漏。该传感器由一段标准单模光纤弯曲形成，其形状类似水滴，封装在PDMS中。实验通过监测传感器输出光谱的波长漂移情况来实现对VOC浓度的检测。实验结果表明：当PDMS吸收VOC时，体积膨胀，水滴型光纤结构的有效弯曲长度减小，在VOC体积分数为0~9960×10-6范围内，输出光谱发生蓝移，其灵敏度为-0.542 pm/10-6，检测精度为37×10-6，响应时间为8.3 min；当采用强度解调方法时，1539.00 nm波长处的灵敏度最大（-3.22×10^-4 dB/10-6） ，检测精度为31×10-6。

全光纤干涉仪具有结构简单、制作方便且灵敏度高的特点, 近年来已广泛应用于各种传感领域。提出了一种基于多模光纤错位熔接于两单模光纤之间的全光纤干涉仪, 并将其应用于矢量扭转测量。实验证明, 若以强度解调, 传感器在顺时针及逆时针扭转时的灵敏度分别为 -0.225 dB/(°·m)和0.148 dB/(°·m); 若以波长解调, 传感器在顺时针及逆时针扭转时的灵敏度则为-0.259 nm/(°·m)和0.222 nm/(°·m)。不管采用哪种解调方法, 传感器在0~180o 范围内的线性拟合度都大于97%。提出的全光纤扭转传感器结构简单且性能良好, 可以用于建筑形貌及结构健康监控等工程应用。提出的全光纤干涉仪在未来还可用于其他领域的传感测量, 如温度、曲率等。

本文报道了一种新兴的锁模方式?多模干涉锁模。这种锁模方式结构简单，搭建方便。在单模光纤激光器中熔接二段短的渐变折射率多模光纤，利用这种单模?多模?单模(SMS)结构的模式干涉效应实现可饱和吸收机制，从而实现锁模脉冲输出。SMS结构实现锁模需要对多模光纤的长度进行精确控制，本文提出将SMS结构缠绕进偏振控制器中，通过理论推导偏振控制器对多模光纤中传输光相位的调控，以实现可饱和吸收效应。在263 mW泵浦功率下实现了24.83 MHz重复频率的传统孤子脉冲输出，其脉冲间隔为40.12 ns，信噪比为50.8 dB，中心波长为1881.7 nm。通过调节偏振控制器和泵浦功率实现孤子分子与传统孤子脉冲的转换。在410 mW的泵浦阈值下实现了25 MHz重复频率的孤子分子脉冲输出，其脉冲间隔为40.3 ns，信噪比为54.4 dB，中心波长为1887.60 nm。

We propose and demonstrate an all-fiber liquid-level sensor using an in-line multimode-single-mode-multimode (MSM) fiber structure. A piece of single-mode fiber (SMF) is spliced to two sections of equivalent multimode fiber (MMF) which are used as both mode splitter and mode coupler. The cladding mode will be excited when the light propagates from MMF to SMF, and then it will be combined with fundamental mode to form a Mach-Zehnder interferometer (MZI) when the light propagates from SMF to the other MMF. The liquid level is detected by the selected resonant dips shift of the transmission spectrum. A sensing sensitivity of 264.6 pm/mm is achieved for the proposed sensor with an SMF length of 26 mm. Due to its compact structure, easy fabrication, and high sensitivity, the proposed liquid-level sensor is attractive for practical applications in a variety of fields, such as marine detection and chemical processing.

采用单模-多模-单模(SMS)光纤结构的光路,针对施加在多模光纤上的入侵信号,提出了基于短时傅里叶变换(STFT)和卷积神经网络(CNN)相结合的模式识别分类方法。该方法对入侵信号进行STFT以获得时频图,制作成训练集和测试集;将训练集输入到三种网络模型中进行训练,根据工程应用指标选择合理的网络模型;利用网络模型对测试集进行分析,得到入侵信号的识别结果。采用4种入侵信号对该方法的有效性和实时性进行验证。结果表明,该方法可以高效识别人为入侵信号和非人为入侵信号,并可以通过增加含有不同类型噪声的入侵信号种类和数量来验证此方法的稳健性,减少了入侵信号的漏报率和误报率,提高了SMS光纤结构在周界防区模式识别中的应用价值。

利用石墨烯优越的光学性能, 构建了基于全光纤结构的石墨烯电吸收调制器。设计了调制器的结构, 并进行了仿真和实验双重研究。首先, 根据石墨烯的光学可调特性研究了其化学势和介电常数之间的关系。接着, 基于全光纤结构设计了石墨烯电吸收调制器, 并分析了它的整体有效折射率和化学势的变化关系。对提出的光纤石墨烯调制器进行仿真分析, 并与传统半导体电吸收调制器进行对比, 实现了一个全光纤结构的石墨烯调制器。对实现的调制器进行了系统的性能测试。结果显示: 仿真的四层石墨烯的全光纤电吸收调制器的调制效率可以达到0.233 dB/mm, 在12.9 mm的长度上可实现0.2 V的摆动电压。实验测试验证了提出的全光纤石墨烯调制器的可行性; 但受实验条件的限制, 其半波电压约为120 V, 3 dB调制器带宽为100 MHz。与传统石墨烯波导调制器相比, 提出的调制器显示了半波电压小, 调制效率高, 尺寸小, 同时具有低的插入损耗低等优势, 适合在未来全光纤RoF系统应用。

为了使全光纤结构啁啾脉冲放大实现超短激光的脉冲输出，采用色散补偿光纤对种子脉冲进行了展宽，利用普通单模光纤来实现放大后脉冲的压缩。对整体激光系统进行了理论分析和实验验证，获得了420fs的超短激光脉冲，平均功率达到1.81W。并利用周期极化的铌酸锂晶体对放大激光脉冲进行倍频，将激光波长拓展到近红外的780nm附近，光谱半峰全宽达到11nm。结果表明，在全光纤结构的掺铒光纤激光系统中，可以通过改变色散光纤的插入量对脉冲展宽和压缩过程中光谱畸变进行有效的控制。这一结果对于实现高功率的全光纤超短脉冲放大系统是有帮助的。