建立了一种以面心立方三维光子晶体为基础的有限元预测模型，研究了纳米粒子折射率、溶剂折射率、粒子直径、粒子间距等参数对反射光谱的影响。根据预测结果制备了优化尺寸的Fe₃O₄@SiO₂纳米粒子电调谐器件。结果表明，有限元模型预测的反射光谱中心波长在680 nm至455 nm范围内移动，与制备器件的测试光谱匹配性良好。与解析预测模型相比，建立的三维有限元预测模型得到的反射光谱中心波长的预测结果准确性更高。对于非核壳结构，两种模型的预测误差范围分别为0.49%~1.70%、0.82%~1.49%，表现相当；对于核壳结构，两种模型的预测误差范围分别为3.51%~6.11%、0.28%~1.34%。本文建立的三维有限元模型将预测误差典型值降低为原来的1/5.9。所提模型可用于准确预测胶体体系下自组装光子晶体反射光谱的动态调谐能力，弥补了解析预测模型在核壳结构光子晶体预测准确性方面的不足，可指导粒子材料参数和结构参数设计，以及可调谐范围的优化区间筛选。对反射光谱幅值和谱宽预测准确性的提升需进一步考虑短程有序结构等随机微扰特性的影响。

基于光纤布拉格光栅对（DFBGs）的双波长线形腔光纤激光器利用偏振烧孔效应实现双波长激光稳定输出的研究颇多，但有关3 dB光纤环形镜（FLM）与光纤布拉格光栅（FBG）构成腔镜或仅FBG构成腔镜，以及DFBGs的选择对其激光输出性能［光信噪比（OSNR）、斜率效率及稳定性等］的影响的研究很少。本文实验首先在双波长线形腔掺铒光纤激光器中比较了3 dB FLM与FBG构成腔镜和仅FBG构成腔镜的双波长激光的输出性能，结果表明，仅FBG构成腔镜的输出性能优于3 dB FLM与FBG构成腔镜的输出。其次在仅FBG构成腔镜的线形腔中对低反射率FBG（输出镜）反射率相同与不同时的输出性能进行了对比，研究表明，低反射率FBG的反射率相同时双波长激光输出具有较高的OSNR、斜率效率和稳定性。接着改变构成腔镜的两对FBG的中心波长间隔分别为4、8、12 nm，研究表明，中心波长间隔越大输出越稳定，OSNR越高，但激光器的斜率效率有所降低。最后在室温环境下实现了两个激光波长分别为1550 nm和1562 nm、OSNR分别为50.24 dB和51.19 dB左右、中心波长变化分别小于0.030 nm和0.035 nm、输出功率波动分别小于0.061 mW和0.059 mW、3 dB带宽分别为~0.146 nm和~0.144 nm的稳定输出，该结果为线形腔双波长的更优输出。

相较于传统的单模光纤布喇格光栅(FBG)传感器, 少模FBG传感器在测量时不易受到外界无关参量的影响, 精度更高, 但其在光栅参数设计上缺乏相应的理论依据。针对此问题, 基于FBG耦合模理论, 利用OptiGrating和Matlab软件模拟分析了纤芯中存在LP01模、LP11模的少模FBG的反射谱。仿真结果表明: 区别于传统单模FBG的单峰结构, 少模FBG的反射谱具有三峰结构, 光栅周期、光栅长度和折射率调制深度的变化会对各波峰的反射率及中心波长产生规律性的影响。

当光纤布喇格光栅(FBG)复用过多或带宽有限时会存在波长串扰问题，信号解调方法的性能会影响结果的精确性。提出一种基于元启发算法的中心波长解调方法，采用实际光谱与理论光谱差异的最小二乘函数作为优化目标，利用具有优异挖掘能力和探索能力的海洋捕食者算法进行求解。数值仿真结果和实验验证表明：所提算法是一种有效的、可行的波长解调方法，在实现对多光谱重叠识别的同时又可以保证解调精度。

通过模拟高光谱遥感器通道中心波长漂移前后的典型植被红边区间反射率，定量分析通道中心波长漂移对红边光谱的影响。结果表明，通道中心波长漂移导致植被红边区间反射率曲线出现多处尖峰、抖动，使植被反射率曲线在本不具有特征吸收的区域变得不光滑，并与红边位置误差呈显著线性关系，决定系数R²达到0.99。10 nm分辨率的高光谱遥感器，存在1，3，5 nm的通道中心波长漂移量时，给植被红边区间反射率造成的最大误差分别为1.46%、4.49%和9.57%，所获取的植被红边将分别“蓝移”0.75，2.60，5.52 nm。通道中心波长漂移会导致红边伪漂移，或对植被受胁迫引发的红边漂移造成“掩盖”或“强化”效应，进而影响基于高光谱遥感数据的植被受胁迫状态等指标的监测精度。高光谱遥感器通道中心波长漂移是红边漂移不可忽视的来源，精确的光谱定标是植被红边光谱相关定量化应用的重要基础。

采用光纤结构产生线性调频信号的稳定性容易受实验器材和环境因素的影响，导致产生信号的幅相特性发生变化，进而影响到光子时间拉伸相干雷达系统的探测性能。主要分析了实验器材和环境因素对线性调频信号探测性能的影响，包括光纤耦合器分光比、滤波器中心波长偏移及干涉臂的延时扰动等因素。通过仿真不同条件下产生信号脉冲压缩后的峰值功率和距离分辨率，与理想情况下的脉冲压缩结果进行对比，得到各因素的影响情况及保证探测性能的参数范围，可以为光子时间拉伸相干雷达的设计与实现提供参考。

通过分析光纤布拉格光栅(FBG)光谱响应和指数衰荡的动态变化,探究内置FBG光纤环形衰荡腔的温度传感系统性能。建立FBG环形衰荡腔的理论模型,研究FBG透射谱中心波长与指数衰荡时间随温度的变化及其动态的演变过程,搭建1551.13 nm脉冲激光的FBG环形衰荡腔温度传感系统对其进行了实验验证,数值模拟结果与实验结果相吻合。实验结果表明,所提系统在低温环境-40 ℃下有良好的重复性、稳定性,测量分辨率高达0.05 ℃,温度灵敏度为0.02501/(μs?℃),FBG中心波长的灵敏度为0.00248/(μs·pm)。

为了快速而准确地获得应变信息, 针对基于法布里-珀罗(F-P)滤波器的光纤传感应用系统, 研究和对比分析了几种光纤布喇格光栅(FBG)光谱信号的中心波长变动计算方法。根据FBG反射光谱的功率分布波形对称特性, 提出一种优化查找中心波长值的算法, 利用相邻2次采样的光谱波形峰值的两侧数据, 依据最小二乘法原理进行优化计算获得中心波长的替代值。实验结果表明, 以此计算FBG光谱中心波长值变动量不大于1个采样点。

为了解决光纤布拉格光栅制作中波长控制的问题，提高已有方案的精度，提出了一种基于相位掩模法刻写布拉格光栅过程中拉力调节和紫外光补偿的光栅刻写波长两步控制法。在光纤两端悬挂砝码调节其所受拉力，使刻写光栅的中心波长略小于目标波长。使用功率均匀的紫外光对光栅整体进行照射，补偿光栅中心波长到目标波长的差距。该方案控制下，光栅中心波长控制误差在±5 pm以内，且对原平台改造小，不会破坏刻栅平台稳定性。实验证明1 cm长的切趾布拉格光栅反射率可达到30 dB以上。相比已有的应力控制方法，该方法具有控制精度高、平台改动小、系统稳定性好的优点。