为了研究光纤表面等离子体共振(SPR)传感器参数对折射率测量灵敏度的影响, 采用双频激光外差干涉相位测量光路结合光纤型SPR传感器进行了折射率测量, 并对光纤SPR传感器不同纤芯直径对传感器灵敏度影响进行了分析。在光纤SPR传感器适应的折射率范围内, 分别使用纤芯直径为300 μm的光纤和400 μm的光纤, 测量不同质量分数下的甘油、蔗糖、氯化钠溶液的相位差, 并计算对应折射率; 分析了在传感器适用的折射率范围内, 各溶液质量分数与折射率之间的关系, 并对理论结果进行了实验验证。结果表明, 纤芯直径越小, 传感器灵敏度越高, 灵敏度可达10-5量级; 密度越高, 测量中的稳定性越高, 最大相位差标准差为0.145°; 分子量越大, 精度越高, 蔗糖的测量计算值与阿贝折射仪标定值之间的差值最大为0.52×10-4。该研究为光纤SPR传感技术的进一步研究及应用提供了较好基础。

以14 μm小芯径激光作为热源，通过分析搅拌焊接过程中运动轨迹与能量密度的变化，开展了2 mm厚2A12铝合金激光焊接的工艺研究。结果表明：相同参数下14 μm小芯径激光焊接中的峰值能量密度最高为100 μm芯径激光的15倍以上；在未焊透母材前，随着搅拌频率和焊接速度的变化，接头的深宽比维持在0.68，这得益于14 μm小芯径激光的匙孔生成阈值是常规100 μm芯径激光的19.1倍，是200 μm芯径激光的54.0倍；不同焊接参数下，焊缝未发现明显气孔、裂纹缺陷，最终在焊接速度为20 mm·s^-1、搅拌频率为200 Hz时，获得了表面成形质量最佳的焊缝。

为了抑制高功率光纤激光器中的非线性效应，纤芯直径沿着长度方向变化的增益光纤(简称变纤芯直径增益光纤)常被作为激光器的增益介质。变纤芯直径增益光纤主要包括单锥形光纤、纺锤形光纤和马鞍形光纤等，该类光纤同时具有光束质量保持和模式不稳定效应抑制的能力，在高功率光纤激光器中有着广泛的应用前景。近年来，利用单锥形光纤已经实现了峰值功率为97 MW的飞秒脉冲激光，利用纺锤形光纤已经实现了功率为5 kW的连续激光。介绍了变纤芯直径增益光纤的优点和制作方法，对变纤芯掺镱单频/窄线宽光纤激光器、脉冲光纤激光器和高功率连续宽谱光纤激光器的发展现状进行了详细介绍，分析了变纤芯直径掺镱光纤激光器的发展趋势及其支撑万瓦级高功率连续激光输出的可行性。研究结果为高功率光纤激光器的发展提供了参考。

针对超高压直流输电系统对光纤的特殊要求，研究了适用于超(特)高压直流输电测量和控制系统的几种特种光纤的主要性能指标。对光纤的芯层/包层直径、衰减值和最小弯曲半径等光学特性和阻燃等材料特性进行了研究，为寻找适用于超(特)高压直流输电测量和控制系统中不同应用环境且性价比较优的特种光纤提供了参考。通过实验分析得知，光纤的芯径越小，光纤在850 nm的衰减值越小。因而在超(特)高压直流输电测量和控制系统应用中，当数据传输量较大、对传输信号带宽有一定要求时，倾向于选择小芯径(约62.5 μm)的光纤；而对功率传输有要求时，则倾向于选择大芯径(约200 μm)的光纤。

基于Mach-Zehnder干涉仪原理, 利用光纤错位熔接技术设计并制作了一种单模光纤-多模光纤-单模光纤-错位熔接点-单模光纤结构的液体折射率传感器。传感器中的多模光纤和错位连接部分充当光耦合器; 多模光纤在后面的单模光纤的纤芯和包层中激发出纤芯模和包层模, 不同的模式有不同的模式折射率, 经中间单模光纤传输到错位熔接点处时, 不同模式光之间将产生光程差, 经错位熔接点耦合成为导出光纤的纤芯模从而产生干涉。对该传感器输出的干涉光谱中干涉谷功率随外界溶液折射率变化的规律进行了理论分析和实验研究。结果表明: 溶液折射率变化为1.358 9~1392 2时, 干涉谱中1 530 nm附近的干涉谷光功率与溶液折射率呈单调递增关系, 可用于折射率的测量; 折射率变化为1.372 0~1.392 2时, 传感器响应曲线具有很好的线性度, 线性拟合系数为0.998, 对应的灵敏度为252.06 dB/RIU。该传感器制作简单、结构紧凑、成本低、灵敏度高, 可用于生物医学领域液体折射率的实时测量。

设计和制作了一种基于单模多模细芯单模光纤马赫曾德尔(Mach-Zehnder)干涉仪结构，可同时测量折射率和温度的传感器。该传感器中，多模光纤和细芯单模熔接点充当光耦合器。导入光纤中传输的光经多模光纤后在细芯光纤的纤芯和包层中激发出纤芯模和包层模，不同模式光在细芯光纤中传输时将产生光程差，再经细芯单模熔接点耦合成为导出光纤的纤芯模而干涉。传感器透射光谱随着环境折射率和温度的变化发生漂移，通过监测不同级次的干涉谷可实现折射率和温度的同时测量。通过对传感器的透射光谱进行傅里叶变换分析可知该透射光谱主要由LP01模和LP16模干涉形成。该传感器透射光谱中1535 nm附近干涉谷的折射率和温度响应灵敏度的理论值分别为-55.90 nm/RIU和0.0501 nm/℃(其中RIU为折射率单位)；1545 nm附近干涉谷的折射率和温度响应灵敏度的理论值分别为-56.26 nm/RIU和0.0505 nm/℃。在折射率和温度的变化范围分别为1.3449~1.3972和20 ℃~90 ℃的环境中对传感器的响应特性进行实验研究，结果表明：透射光谱中1535 nm附近干涉谷的折射率和温度响应灵敏度分别为-53.03 nm/RIU和0.0465 nm/℃；1545 nm附近干涉谷的折射率和温度响应灵敏度分别为-54.24 nm/RIU和0.0542 nm/℃。理论分析与实验结果相一致。该传感器在生物医学领域有较好的应用前景。

基于纤芯失配理论，提出了一种多模单模多模（MSM）结构与光纤布拉格光栅（FBG）级联实现温度和应变同时测量的光纤传感器。利用MSM结构的干涉谱和FBG对温度和应变的不同响应灵敏度，实现了对温度、应变的同时测量。实验结果表明，在20 ℃~80 ℃的温度范围内，MSM结构的干涉谱和FBG的温度灵敏度分别为0.091 nm/℃和0.0102 nm/℃；在0～650 με的应变范围内，应变灵敏度分别为 -0.0013 nm/με和0.0012 nm/με。因此利用敏感矩阵，即可实现对温度和应变的同时测量，且温度和应变的最大测量误差分别为±0.2 ℃和±8.25 με。该结构灵敏度高，结构简单，且不易受电磁等干扰，实验结果具有良好的线性度，在工程领域应用前景良好。