针对以太网数据对多模光纤传输性能要求不断提高的问题，文章从材料组成和剖面结构设计的角度，提出了改善宽带弯曲不敏感多模光纤性能的措施。一方面通过优化纤芯掺杂元素的浓度分布，降低最佳剖面折射率分布参数αopt与波长之间的敏感性，提高多模光纤的带宽特性；另一方面在芯—包界面处采用连续可调节剖面结构（内包层），该结构不仅可以减小芯层和凹陷包层粘度差对光纤性能的影响，而且还可以通过界面结构的调节，非常有效地改变高阶模的时延，消除凹陷对光纤带宽性能的影响。测试结果表明，该新结构光纤不仅具有较宽的带宽特性，还具有较低的弯曲损耗。

为明确光在离子交换制备的条形波导中的传输行为, 建立了离子交换技术制备的折射率分布模型, 在对离子交换过程理论分析的基础上, 通过计算机仿真分析了波导的折射率分布特性, 得到了此类型波导中的折射率分布沿纵向、横向分别分布呈高斯及高斯误差分布的结论, 并对其受交换宽度、深度的影响进行了分析。据此建立波导模型, 并通过有限元法对波导中光的模式进行计算, 得到了不同折射率分布下光场模式传播, 并对其特性进行了分析。此研究为通过离子交换技术制备渐变折射率波导及相关模分复用功能器件的设计工作提供了必要的参考依据。

提出了一种测量微光学元件的折射率分布及面形的方法。该方法基于双波长数字全息术，将微光学元件浸入折射率匹配液降低通过微光学元件的透射光波频率，获取微光学元件在两个不同波长照明光波下的数字全息图，并根据两个波长下的相位分布，计算出微光学元件的折射率分布，利用得到的折射率分布获取微光学元件的面形。理论分析及实验结果证明了所提方法的可行性。

采用Matlab和Comsol建立单模光纤内激光传输模型，对双包层内光纤折射率和纤芯结构对光能量分布的影响进行了理论研究。系统分析了光纤芯径与数值孔径、归一化频率和功率填充因子的关系，依据得到的结果进一步采用多模物理耦合仿真方法对不同类型的单模双包层光纤纤芯的能量分布进行仿真，探索了不同折射率分布情况对纤芯能量分布的影响。计算和仿真结果表明：凹面折射率分布光纤的光斑模场面积最大，单位面积的功率分布最低。针对大功率光纤激光器的应用需求设计了工作波长为1.064 μm、纤芯直径为10 μm、凹面直径为8 μm、数值孔径为0.12的单模凹面折射率双包层光纤，为提高光纤泵浦效率、降低纤芯的能量密度提供了思路。

为了实现一个表达式同时反映Y分支光波导在纵横两方向上的折射率分布, 通过对玻璃结构和离子交换过程进行分析, 采用逆向分离变量法提出了基于横向和纵向两个方向折射率分布函数乘积的横截面折射率分布函数, 并利用MATLAB软件对优化结果进行了编程模拟。利用Tl+-Na+离子交换法在BK7玻璃基底上制备了Y分支1×2型3维光波导, 利用雅明干涉法对光波导横截面的折射率分布进行了测量。结果表明, 利用改折射率分布函数模拟得到的Y分支光波导横截面折射率分布与雅明干涉法实验测得的结果吻合。该改进型折射率分布函数可以对Y分支光波导横截面折射率分布进行模拟, 能准确快捷地对Tl+-Na+离子交换Y分支3维光波导横截面折射率分布进行重建。

为了获得方形自聚焦透镜的折射率分布,提出了一种求解其折射率分布的半经验方法。该方法利用圆形边界条件下获得的扩散方程的解去近似方形边界条件下扩散方程的解,该近似解中的4个待定系数用雅明干涉法测得的方形自聚焦透镜4个位置点上的折射率来确定。该方法避免了在方形边界条件下求解扩散方程的复杂过程,得到的半经验公式形式简单、计算方便,利用半经验公式计算得到的折射率与实验结果吻合得较好,二者之间的最大相对误差为0.94%,平均相对误差不超过0.3%。该公式为以后研究方形自聚焦透镜阵列成像问题提供了可供参考的理论依据。

对直接挤出法制备梯度型聚合物光纤的工艺流程进行了分析，根据双组分混合物折射率计算理论和梯度型聚合物光纤径向折射率分布函数，计算了梯度型聚合物光纤单位长度中所含掺杂剂的质量；将非稳态扩散理论和有限差分法结合起来，对梯度型聚合物光纤折射率分布的形成进行了理论研究，建立了数学物理模型，得到描述梯度型聚合物光纤径向折射率形成的普遍性近似方法.

采用离子交换法对圆柱形Tl玻璃丝进行离子交换,在此基础上将其加工成方形自聚焦透镜样品。再用雅明干涉法和正方形网格图分别对样品的折射率分布和畸变进行测试,并就测试结果与有关文献进行比较。结果表明,按本方案研制而成的方形自聚焦透镜样品,像差相对较小,像质较好,成像较清晰,但存在折射率最大值偏离几何中心轴的情况,而有关文献所采用的方案却不存在这样的现象。研究结果对方形自聚焦透镜的研制有一定的参考价值和指导意义。

采用0.004AgNO3-0.996NaNO3混合熔融盐,用离子交换技术在德国B270光学玻璃上制备了费米折射率分布渐变波导,理论分析了费米折射率分布渐变波导的包层吸收模谱特性,导波损耗测试实验验证了解析结果。在此基础上,提出了一种用于液体包层吸收损耗测试的双样品盒串连的波导回路,测试结果证实表征溶液包层吸收特征的折射率虚部与溶液浓度之间具有十分显著的线性关系,测试灵敏度与波导的模式和波导参量有关,尤其与波导层厚度有非常敏感的关联性。利用这个关系传感测试了13种不同浓度的耐晒果绿染料水溶液样品的浓度,结果显示测试值与实际配制浓度值的均方差小于0.07％。