在高功率激光运转条件下,掺杂稀土离子的量子亏损和玻璃材料的本征吸收均会造成光纤放大器中增益光纤温度的整体上升与梯度分布。在热平衡状态下,光纤材料的热光效应将会诱导光纤横向折射率的再分布,引发高功率激光运转条件下增益光纤模式特性的改变。为此,利用多物理场有限元建模的数值计算方法对高功率激光运转条件下大模场掺镱石英光纤的热致模式特性展开系统研究,分析总结大模场增益光纤的模式特性在不同激光运转功率、增益光纤设计参数(纤芯直径、数值孔径、热光系数)和光纤弯曲使用条件下的变化规律。结果表明,随着激光运转功率的增加,纤芯和包层之间的温差会变大,从而导致光纤的归一化参数V值增大,最终使模式的传输损耗系数减小,模式在纤芯区域的功率因子增大。

激光束照射液体产生的热累积效应会引起其折射率变化，从声光方程出发分别分析了液体瞬态折射率与稳态热致折射率产生的机理，研究了透镜焦距以及入射波长对去离子水折射率的影响。利用表面等离子体共振检测系统对温度改变的高度敏感性，建立了一种新型的液体棱镜检测系统，数值模拟了不同功率下去离子水的稳态共振曲线，当功率变化为0.7 W时，其折射率变化为1.4×10-3。采用功率可调的980 nm的连续激光器对去离子水的热光效应进行了实验研究，得到了其稳态热致折射率随功率的变化关系，当功率变化0.7 W时，其折射率变化为3.35×10-3，最后剖析了实验与理论之间误差的可能来源。

提出并研究了一种带隔热槽的马赫曾德尔干涉结构聚合物波导可调耦合器。仿真分析了热光电极作用下有、无隔热槽的耦合器波导温度分布，表明设置隔热槽可以降低热光调谐所需的功耗。研究了铝电极作用下不同上包层厚度对光传输损耗的影响，确定了上包层厚度。根据隔热槽与电极之间距离对热光调谐功耗的影响，结合隔热槽对导波光模式的影响及波导制备工艺，确定了隔热槽的位置。最终设计的带隔热槽聚合物波导可调耦合器实现1~0的分束比所需功耗为2.20 mW，是无隔热槽的47.4%。

线偏振光正入射的情况下,格兰-汤普森棱镜的透射光强随入射光方位角的变化出现周期性增强的扰动,影响了透射偏振光的质量。为了尽可能的减小扰动带来的不利影响,以保证棱镜使用过程中透射偏振光的质量,通过对不同温度下扰动因子的变化分析得到了:透射光强对入射角敏感的依赖关系。实验中,格兰-汤普森棱镜的振动引起入射角在棱镜的结构角大小附近作微小变化,从而导致了透射光强的扰动,选取合适的结构角可以减小扰动。对于特定波长的入射光而言,应在允许范围内尽量减小胶合层厚度;当温度在一定范围内变化时,选取结构角为平均值温度所对应的极大值点也可以减小扰动所造成的影响。

采用AgNO₃和KNO₃混和熔盐作为离子交换源，在K9玻璃上制备了跑道形波导谐振腔滤波器。利用ASE宽带光源和光谱仪对器件特性进行了测试，得到的该滤波器自由光谱范围为0．176nm。对比对C_r=4dB和3dB带宽δλ=0．13nm来说，耦合系数和传输损耗分别为κ=0．9和α=3．2dB／cm。测试了环形腔的热光调相特性，在16℃的变化范围内实现了2π的相移。通过分析，波导材料的热光系数约为1．49×10^－5／℃。该滤波器不仅可用于滤波、传感等领域，而且也可与其它波导结构相结合实现新的功能。

采用AgNO3、KNO3混和熔盐作为离子交换源,在K9玻璃上制备了跑道形谐振腔滤波器。测试得到该滤波器的自由光谱范围为0.178 nm,两个输出端口的衬比度分别为1.47 dB和6.5 dB,分析得到耦合器的分束比和谐振腔的传输损耗分别为к=0.16和α=8.1 dB/cm。利用热光效应在16 ℃的温度变化范围内,滤波器实现了2π的相位调制,同时分析得到波导材料的热光系数约为1.28×10-5 /℃。

对Y分岔K+离子交换沟道波导热光控制作用的工作机构进行了理论分析。计算结果表明,只有在Ti薄膜热子下面的区域形成了独立的热光波导,才可能解释实验测得的高消光比值。在器件的制作过程中采用了特殊的SiO2抬离工艺.