基于表面等离子体共振效应, 设计一种锥形光纤探针折射率传感器。通过锥形结构理论模型与SPR共振模型, 利用MATLAB与FDTD Solutions软件进行理论计算与模拟仿真, 分析锥形光纤锥度比、传感区长度和银膜厚度对传感器发生共振时的共振深度的影响。通过对比所镀膜层的结构与厚度, 从灵敏度与品质因素角度对传感器性能进行优化。结果表明随着锥形光纤锥度比增大, 共振深度出现极值；传感区长度越长, 共振深度越深；银膜在50 nm处传感器性能较优, 银/二氧化钛复合膜结构的传感器灵敏度与品质因素高于单层膜结构传感器。

高功率平顶光束在激光加工领域具有广泛的应用。针对光束平顶化的问题, 提出利用大芯径多模光纤对高斯光束整形的方法。采用RP Fiber Power建立高斯光束传输模型, 仿真分析光纤内光束的传输及强度分布特性。研究结果表明, 多模光纤对高斯光束具有整形作用。高斯光束经多模光纤传输后, 传导模数量增加, 能量由中心向径向移动, 光束质量下降, 能量分布趋于均匀化。光纤的芯径越大, 传输长度越长, 匀化效果越明显。采用D型纤芯结构, 或凹面折射率分布光纤, 均可快速匀化光束。

基于传统纵向蝴蝶结混合表面等离子体波导(BTHPW), 提出一种共水平面BTHPW集成光波导结构, 是由半导体硅肋和金属Ag肋两种波导对放在一个SiO2基底面上构成, 采用有限元法对其混合模式特征进行数值模拟, 分析该波导传播长度、归一化有效模场面积和品质因子等特性随波导几何尺寸的变化规律。结果表明, 该波导模式具有传播损耗较小同时又较强光限制能力的特点, 最长传播距离可达108μm, 最小有效模面积可达λ2/3000左右。该波导结构制作工艺简单, 并可应用于高灵敏度折射率传感器和微纳米光子集成器件等领域。

提出一种基于马赫-曾德尔干涉仪的扭转传感器，通过实验进行了验证。干涉仪采用无芯光纤-七芯光纤-无芯光纤的结构，当七芯光纤发生扭转时，中心纤芯和外部纤芯的相位差发生变化，使得其透射光谱随之改变。实验结果表明，随着七芯光纤扭转角度的增加，输出光谱的下陷峰向短波长方向偏移，其传感敏感度为0.33 nm/(°)，角度最小测量精度为0.15°。所提光纤传感器具有成本低、构造简单、制作简便的优点，可以应用于涉及扭转、旋转等的角度测量领域。

提出了一种由嵌入式环谐振腔和Mach-Zehnder(M-Z)干涉仪组成的新颖带通滤波器, 嵌套环是在环谐振腔的基础上, 引入一个类似双线耦合环谐振器的外谐振环。依据耦合模理论推导出滤波器传递函数, 并分析了环的光学长度、耦合系数和内外环长度比对其影响。模拟结果证明, 通过改变结构参数, 滤波器的中心波长和带宽可调, 中心波长在1520nm~1600nm波段任意可调, 带宽调整范围可达0.2nm~102nm。且保持输出波形有较高的平坦度和较低的旁瓣, 可满足通信系统宽带及超窄带带通滤波器的设计要求。

将负折射率材料引入到空芯Bragg光纤包层中,形成具有正负折射率介质层交替的空芯Bragg光纤, 运用传输矩阵理论对该Bragg光纤的束缚损耗特性进行分析和计算, 并与传统的全正折射率介质层Bragg光纤的束缚损耗进行对比。结果发现: 在最低损耗方面含负折射率材料的空芯Bragg光纤没有表现出任何优势, 但在最低损耗点附近的损耗小于全正折射率介质层Bragg光纤, 损耗曲线比较平滑, 并且传输波长范围较宽; 当空气作为一个介质层的材料时, 两种Bragg光纤的束缚损耗特性几乎一致; 当减小包层折射率对比时出现了与全正折射率介质层Bragg光纤不同的现象, 损耗曲线变的更为平滑, 说明传输波长范围变宽了。

采用稀释硬脂酸和高温质子交换技术,研究了单偏振α相铌酸锂光波导的制备工艺。开发了一种高温密闭装置,通过提高蒸汽压的方法实现了350 ℃质子交换。波导折射率分布测试采用了棱镜薄膜耦合m线技术结合统计迭代法拟合的方法,晶相分析采用了红外吸收光谱技术。实验结果表明,掺入1.1%硬脂酸锂质量比例的硬脂酸作为缓冲质子源,经350 ℃/6 h高温质子交换,可以形成α相铌酸锂光波导,稀释度为1.3%时,同样的温度/时间条件下,可以获得632.8 nm单模α相铌酸锂光波导。

针对两节独立反相集总电极聚合物Y型耦合器电光开关响应速度慢的问题, 通过对该器件两节电光区的波导进行推挽极化, 设计了一种无偏置行波电极高速电光开关.为了获得低的驱动电压、良好的阻抗匹配和光波与微波间较小的折射率失配, 对电极参数做了设计和优化.通过对施加的方波开关信号做傅里叶变换并结合行波传输线理论, 给出了一种用于建模和表征器件高频响应的解析分析法.对该器件的数值计算结果表明, 在1 550 nm中心工作波长下, 其3 dB状态电压为0 V, 开关电压为2.68 V, 上分支状态电压和下分支状态电压分别为-1.34 V 和 +1.34 V,器件的插入损耗和串扰分别小于3.55和 -30 dB, 10%-90%上升时间和下降时间均为3.90 ps, 截止开关频率可达128.2 GHz.

研究了一种高温质子交换制备铌酸锂光波导的工艺技术,质子源是稀释的苯甲酸熔融液,通过提高蒸气压的方法实现了350 ℃质子交换,X线衍射测试表明波导层具有单纯的α相结构。采用该技术实验制备了铌酸锂Y分支波导,报告了波导单模特性的测试判断方法,研究了控制波导单模传输的工艺环节。测试表明,试制样品在1 310 nm和1 550 nm波长下具有良好的单模传输特性。