设计了一种扫描激光器型光纤光栅波长解调仪, 采用滑动平均滤波方法拟合光纤布拉格光栅反射谱, 基于扫描激光器输出的同步触发信号与波长对应性, 计算得到光纤布拉格光栅反射谱的中心波长, 简化了解调过程。相比传统的宽带光源解调方法, 降低了解调的复杂度和不稳定性, 实现对布拉格波长的高精度、快速解调。实验结果表明, 解调仪对光纤布拉格光栅波长的解调稳定性可达±2pm, 温度与波长变化的线性度达到0.9984, 温度测量误差小于0.5℃,能够满足实际应用的需要。

由于在灵敏度、绝缘性、抗腐蚀和分布式测量等方面具有优势,光纤光栅压力传感器在能源化工、航空航天和土木工程等领域中逐渐地受到人们关注,并成为研究热点。通过综述近年来迅速发展的光纤光栅压力传感器的研究进展,介绍了利用光纤布拉格光栅(FBG)轴向应变构建压力传感器的工作原理、结构和特点,并按照光纤光栅安装方式对此类压力传感器进行了分类,同时概述了光纤光栅横向压力传感的实验研究,并对光纤光栅压力传感器的发展趋势进行了述评。

提出了一种用于输电线路微气象在线监测的系统, 该系统采用光纤光栅温湿度传感器作为传感器件。在光纤光栅表面处涂有湿敏材料后可将对湿度的感应转化为对应变的响应, 再结合温度补偿, 可有效果地测量环境温湿度。

在电流回路中, 当通过导线的电流过高时, 会导致线路高温, 严重时可能引起火灾。因此实时监测电流线路的温度, 对预防线路过载以及火灾的发生具有重要的意义。在理论分析光纤光栅温度传感机理的基础上, 设计了用于导线负载检测的传感系统。在0~5 A范围内, 实验研究了光纤光栅温度传感器中心波长变化与导线负载之间的关系, 验证了导线负载检测的可行性, 为导线负载的实时监测, 以及断路、短路故障的判断提供了一种新的方法。

鉴于压力传感器为工业生产中压力监控的一种必不可少的设备，分析了光纤光栅中心波长与光纤光栅应变之间的关系，阐述了带有硬中心的圆形膜片受到均匀压之后，膜片中心的挠度与压力之间的数学关系。在此基础上设计了圆形膜片作为流体压力转化光纤光栅敏感物理量的元件，并结合辅助元件完成对光纤光栅传感器组装，建立了传感器输入输出之间的线性数学模型。通过实验验证传感器线性度和重复性，运用数学计算得出了光纤光栅压力传感器各项参数，灵敏度Km=-0.658 nm/MPa，初始波长λ0=1 578.441 nm，为后期传感器稳定性作好了铺垫。

提出了一种基于湍流振动原理的非浸入式流量测量方法。该方法通过在油管外壁缠绕特定长度的传感光纤，并在传感光纤两端焊接光纤光栅组成光纤流量传感单元。由于流体流过管壁时湍流产生动态压力，动态压力会导致缠绕在管壁上的传感光纤相位发生变化；通过光纤干涉仪技术、时分复用技术及相位载波调制解调技术解调出相位信息，即可实现流量的在线监测。实验数据分析显示，得到的相位变化与流速呈二次曲线关系，设计的实验系统可实现5~50 m3/h流量的实时在线测量。由于采用光纤作为传感器感知流量信号，该方法结构简单可靠，灵敏度高，避免了传感光纤流量计需要浸入流场的缺陷，是井下流量测试的理想方法。

针对传统周期性气孔结构的微结构光纤光栅 (MOFG)写入过程中的高写入散射问题, 本文提出一种新型的大圆孔式微结构光纤光栅。其特点是用一填充适当折射率流体的大圆孔结构来代替部分周期性小气孔。当光束从外侧写入光栅时, 一方面会避免传统周期性气孔结构带来的高写入散射问题; 另一方面大圆孔也将起到一微透镜作用, 有助于进一步提高光束写入纤芯区域的能量比例。仿真分析结果表明：新型大圆孔式微结构光纤光栅的写入效率可达到传统周期性光子晶体光纤光栅、单模光纤光栅写入效率的 288%和 206%左右。同时本文也提出利用对称角度写入方法来保证光栅写入场的对称性, 从而改善单侧写入造成的写入场分布不均匀问题和写入致双折射问题。

针对传统微结构光纤光栅写入过程中的写入散射大的问题，采用时域有限差分法分析了大圆孔微结构光纤光栅的写入场分布特性，并用有限元法验证了分析结果。提出将适当折射率的流体填充至大圆孔区域，利用柱形流体的微透镜效应会聚高斯光能量至纤芯掺杂区域，从而改善写入效率。仿真结果表明改进后的光纤光栅写入效率分别是周期性光子晶体光纤光栅和单模光纤光栅写入效率的290%和210%左右，可以提高光纤光栅的写入效率，降低散射损耗。此外，还针对高斯光束写入角度误差对写入效率的影响进行了初步分析。

介绍了单边带调制微波毫米波生成技术研究的背景及意义, 综述了几种主要的单边带调制微波毫米波生成技术方案, 包括移相法、滤波法、非线性效应法, 以及在此基础上的改进方法, 如应用于ROF系统中基于谐波抑制的新型单边带调制方案、应用超窄双传输峰光纤光栅实现光学单边带调制等。还介绍了两种新型单边带调制生成微波毫米波技术, 包括基于极性反转电光调制器的单边带调制技术以及新型光学注入锁定单边带调制实验系统

以石英光纤光栅为基体材料，采用化学镀镍和电镀铜相结合的工艺制备金属化光纤光栅。采用胶体钯活化法进行光纤光栅的活化处理，通过研究预处理粗化时间、活化时间与活化温度关键参数等对镍磷合金镀层结合强度和连续性等性能的影响，确定了最佳工艺条件：室温下粗化时间 2~10 min，活化温度 30~40 ℃，活化时间 20 min，在石英光纤表面得到了连续、致密、均匀、光亮和附着力强的镍镀底层。采用电镀法在镀镍光纤光栅上继续镀铜，得到了具有高附着力、低电阻和良好焊接性能的金属化光纤光栅。对镀铜光纤进行温度性能测试，发现镀铜处理后的光纤光栅温度灵敏系数是普通光纤光栅的 1.7倍。