为了实现单波长输出，提出了一种基于单模石英-掺铒-单模石英结构混合介质光纤干涉仪（HFI）的单波长光纤激光器。基于混合介质光纤波导内的光场干涉原理及光波导理论，分析了HFI的模式干涉理论，研究了HFI内干涉光特性随中间段铒掺杂光纤（EDF）长度以及错位量的变化规律;采用熔融错位法制备HFI，优化了EDF的长度和单模光纤与EDF之间的偏移量。结果表明，最佳EDF长度为15 mm，单模光纤与EDF之间的最佳偏移量为7.9 μm;选择长度为15 mm的EDF HFI作为环形光纤激光器谐振腔的选模器件，可获得较高稳定性的单波长光纤激光器输出。这一结果对该激光器在光纤传感和光纤通信系统的应用是有帮助的。

介绍了一种基于纤芯失配与错位熔接的光纤Mach-Zehnder干涉仪,实现了折射率-温度双参量传感。将带有凸锥结构的多模光纤段与错位熔接接头作为两个耦合单元,其中凸锥结构增加了包层模式能量,提高了传感器透射谱对比度。改变外界环境折射率和温度,通过监测透射谱中两个波谷的特征波长漂移量,建立传感矩阵。实验结果表明,在折射率为1.3449~1.3797、温度为25~65 ℃的范围内,折射率和温度灵敏度分别为-25.682 nm/RIU(RIU为单位折射率)和0.073 nm/℃。本传感器具有制作简单、成本低等特点,在温度、折射率等多参数检测方面具有应用前景。

为了提高浓度和温度测量的灵敏度和稳定性, 采用时域分析法监测光纤系统中的光损耗, 研制了基于光纤环形腔衰荡光谱的传感系统。基于该系统对浓度和温度进行传感测量实验, 分析了错位传感结构的参量选择, 并研究了空载时腔内信号放大对脉冲强度和脉冲数量的影响。结果表明, 当干涉长度L和错位量D分别为4cm和3.75μm时, 干涉效果最优; 脉冲强度是无腔内放大时的4倍且脉冲数量更多; 当蔗糖和葡萄糖溶液浓度为0.100g/mL~0.400g/mL时, 浓度灵敏度为756.51μs/(g/mL)和909.07μs/(g/mL), 检测限为0.0014g/mL; 当温度为30℃~200℃时, 温度灵敏度为1.83μs/℃。该系统的设计和研究为浓度和温度的传感应用提供了有价值的指导。

基于偏芯熔接技术构建了一种新型马赫-曾德尔干涉(MZI) 原理的应力与折射率光纤传感器。该传感器是由一段单模光纤的两端实施偏芯熔接而成。利用光纤包层模、纤芯模对应力和折射率的敏感特性,实现对外界折射率和应力的测量。研究结果表明,施加轴向应力范围为0~500 με时,传感器的近红外透射光谱的波长出现蓝移,在1585 nm附近干涉谷处的应力灵敏度约为-7.00 pm/με;外界折射率在1.331~1.398 RIU(RIU为单位折射率)范围时,传感器的近红外透射光谱的波长出现蓝移,在1570 nm附近干涉谷处的折射率灵敏度约为-55.223 nm/RIU;且均具有良好的线性拟合效果。该传感器也可应用于温度等其他参数测量,具有非常广阔的应用前景。

提出了两种基于拍频技术的分别测量温度和旋光角的光纤光路结构方法, 利用错位光纤传感拍频实现了温度测量, 利用磁光光纤传感拍频实现了对旋光角的测量。拍频技术是一种不易受系统损耗和光源波动影响的光纤传感测量系统解调方案, 通过光纤光栅、掺铒光纤、错位光纤、磁光光纤和环形器组成光纤激光谐振腔产生激光拍频, 分析不同温度和不同磁场下输出的激光拍频变化量, 研究得到温度和旋光传感系统的性能。测温实验结果表明, 在温度从20℃变化到100℃的范围内, 拍频变化量的温度灵敏度为-39.125 kHz/℃, 拍频随温度升高而线性减小, 其线性拟合度为0.994 07。室温条件下电流为5 A时, 旋光测量输出拍频为13.375 MHz；同时仿真结果表明, 在旋光角变化为0°到90°范围内, 拍频变化量的旋光角灵敏度为1.77 MHz/°。研究证明, 基于错位光纤和旋光光纤的拍频测量结构用于光纤传感测量系统, 具有高分辨率, 高灵敏度, 低成本且性能稳定的优势。

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。

提出了一种基于偏芯熔接结构的光纤振动传感器，该传感器具有较好的梳状滤波特性和较高的消光比。通过对该结构的传感器的弯曲响应特性进行分析，实验结果表明该传感器对弯曲变化表现出了近似线性响应的特性。在此基础上进一步研究了传感器的振动响应特性，对传感器工作在线性响应区域和非线性响应区域的振动响应特性进行了分析和对比。实验结果表明，该传感器在线性工作区域表现出了极好的振动响应特性，其振动响应谱线与马赫曾德尔型光纤干涉仪相类似。此外，该传感器在无振动情况下的噪声极低，具有较好的实际应用价值。

根据模间干涉原理提出了一种基于细芯光敏光纤的全光纤马赫-曾德尔干涉仪(MZI)结构，并实验制作出纤芯错位的MZI。根据数值模拟对该模间干涉仪结构进行优化，获得了干涉仪的干涉谱消光比超过20 dB。通过对该传感器进行温度响应实验，分析并讨论了干涉长度及弯曲特性对其温度灵敏度的影响，最终获得的温度灵敏度达到116 pm/°C。

利用偏芯熔接的方法，研制出一种可实现温度和折射率同时测量的光纤传感器。该传感器将一段多模光纤MMF2的左端与一芯径与长度均相同的多模光纤MMF1偏芯熔接，右端与一大芯径多模光纤MMF3对芯熔接构成传感头，利用多模光纤纤芯模和包层模对温度、折射率的敏感性差异，结合敏感矩阵实现了双参量同时测量。实验选取了位于1536.98 nm和1545.24 nm处的干涉谷进行了温度和折射率的测量，测得1536.98 nm处的干涉谷对温度的灵敏度为0.105 nm/℃，对折射率不敏感；1545.24 nm处的干涉谷对温度的灵敏度为0.052 nm/℃，对折射率的敏感性为32.2 nm/RIU(RIU表示单位折射率)。该传感器也可应用于其他参量的测量，具有良好的应用前景。

提出了一种基于纤芯偏移衰耗的全光纤迈克耳逊干涉型液位传感器。理论和实验结果表明,传感器的反射谱的条纹对比度受浸在被测液体中的干涉臂臂长影响,当液位变化0～30 mm,干涉条纹对比度变化约3 dB,在线性区其液位灵敏度约为0.84 dB/mm。此外该传感器对温度不敏感,在30°Ｃ～80°Ｃ范围内,且没有任何温度补偿情况下,被测液位误差小于1％。该液位传感器有很好的鲁棒性和重复性,制作工艺简单,成本低,在实际工业应用中具有广泛的应用前景。