利用两个交替放置的周期性V型刻槽板对均匀扭转后的普通单模光纤径向施力制作螺旋型力学微弯长周期光纤光栅(H-MLPFG)。通过实验研究了周期压力和扭转率对该光栅传输谱特性的影响, 以及其偏振相关特性。结果表明, 施加在光纤的径向压力可以改变H-MLPFG的耦合强度, 但不影响其谐振波长变化, LP13耦合模耦合强度在波长1 54975 nm处为30.1 dB。当光纤扭转率由0增大到5.38 rad/cm, LP11、LP12和LP13模对应的扭转灵敏度分别为159、1.82和2.24 nm/(rad·cm-1)。光纤扭转率为0.90 rad/cm时, LP13包层模具有最大偏振相关损耗, 在波长1 550.45 nm处偏振相关损耗约为6.86 dB, 对应的谐振波长分离值为1.4 nm。该方法制作的LPFG模式耦合强度和谐振波长具有可调谐和可重构性的优点、且结构简单, 在光纤通信和传感领域具有潜在的应用价值。

为了研究Rochon棱镜反向使用消光比特性, 采用分析棱镜胶合剂中光弹效应的方法, 对Rochon棱镜正、反向使用时消光比进行了分析, 并设计了实验, 从理论和实验上对平行光反向通过Rochon棱镜时消光比下降的原因进行了研究。结果表明, 当平行光正向通过Rochon棱镜时, 消光比为1.14×10-5; 反向通过时, 消光比为2.93×10-3;反向通过加上λ/4波片后, 消光比为5.72×10-5; 准直光束反向通过Rochon棱镜时, 由于胶合剂中的光弹效应的存在, 使得传播方向不改变的一束光的消光比下降, 验证了理论分析的正确性。该结果可为Rochon棱镜的设计制作和正确使用提供必要的参考。

用数字梯度敏感法(DGS)测量了聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)板的张开型应力强度因子(SIF)。用DGS方法测量了PMMA板裂纹附近应力集中区的应力梯度（或偏转角）。此方法先用数字图像相关法(DIC)测量了透明试件裂纹尖端附近的全场位移，再根据光弹效应获得光线在透明固体应力集中区的全场偏转角，在平面应力条件下，偏转角可以与应力梯度建立联系从而获得应力集中区的应力梯度。由应力梯度场测量了裂纹尖端的应力强度因子。在应力强度因子的求解过程中提出了一种迭代最小二乘拟合应力梯度场的方法，此方法可同时得出应力强度因子与裂纹尖端位置。将实验结果与理论值进行了比较，结果显示数字梯度敏感方法准确地测量了复合型应力强度因子。

从理论上分析了脉冲情况下，磁光晶体横向温度梯度引起的光弹效应、消光比以及克尔效应对光隔离器隔离度的影响，并与连续入射情况进行了对比。结果表明：在平均功率相同的情况下，脉冲光束入射比连续光束入射情况隔离度更低；当平均功率较小时，消光比对隔离度的影响较大；当平均功率较大时，消光比对隔离度的影响有限，主要表现出光弹效应对隔离度的影响；当峰值功率密度较大时，克尔效应将显著降低隔离度，并且峰值功率密度越大，对隔离度的降低程度越大。

采用惯性力与简谐振子相垂直及差动检测技术的方法，设计基于光弹效应的三分量加速度地震检波器简谐振子。对于简谐振子中的双M-Z干涉仪而言， 光功率的均分和光的单模传输是实现正确检测加速度的基础。介绍了M-Z干涉仪的结构和工作原理。用波导光学模拟软件OptiBPM v9.0对双M-Z干涉仪光场传输进行仿真，得到双M-Z干涉仪的光场传输图。从仿真结果可以看出，从激光器LD发出的光经过双M-Z干涉仪后， 1/4分支波导的光场峰值都达到了0.52，分光比达到了1:1:1:1，实现了光功率的均分，设计的简谐振子满足三分量加速度地震检波器实现正确 检测加速度的要求。

根据介质的光弹效应,采用有限元法对二维光子晶体的能带特性进行分析。给二维光子晶体施加应力时, 由于构成二维光子晶体介质的光弹效应,引起介质的折射率变化,使得光子晶体的能带结构发生变化。详细分析了 外加应力变化对基于 Si/SiO 二维光子晶体能带结构特性的影响,结果表明,禁带的起始波长、截止波长及禁带宽度的 变化量与外加应力呈线性关系。

基于有限元理论对阵列光纤和波导芯片粘接情况进行了建模与仿真，分析了在温度变化下不同粘接区域厚度的热应力和微位移的产生和分布,结果表明粘接界面的边缘区域对温度变化最敏感.根据光弹效应定性分析了粘接区域的应力双折射，并利用光束传播法计算了由此微位移所导致的光功率损耗，结果表明若以附加损耗小于0.15 dB的标准考察，则必须要求粘胶厚度的理论值在16 μm以内.总结了温度变化和在相同条件下不同粘胶厚度对平面光波导封装性能的影响规律.

为了实现强电磁场环境下的三维地震高精度勘探,提高油气产量和油气开采率,设计了三分量光弹波导加速度传感器。利用光弹原理设计出可检测加速度的3个轴向分量的集成光路及组合式三分量谐振子,达到了降低加速度各分量串扰的目的。依据LiNbO3光波导相位变化规律对影响该串扰的交叉轴灵敏度和横向灵敏度比进行了分析,结果表明:该传感器的自然频率为3 500 Hz,响应频带为0~3 000 Hz,横向灵敏度比为0.11%。所设计的传感器具有较宽的频带和良好的线性频率响应特性,能够满足高精度地震勘探的要求。

A novel three-component hybrid-integrated optical accelerometer based on LiNbO3 photoelastic waveguide is presented. The photoelasitcity of LiNbO3 due to three-dimensional stress states is obtained analytically. We analyze the level of sensitivity to cross-axis accelerations which is a very important parameter for three-component accelerometer. Theoretically, the designed three-component hybrid-integrated optical accelerometer has a transverse sensitivity ratio (TSR) of zero. The sensor has a high natural frequency of 3.5 kHz and a linear broad working frequency.

温度漂移对水听器系统输出的影响是其实用化进程中的关键技术障碍。这主要表现在温度变化引起水听器探头背衬材料的胀缩和光纤折射率的变化。首先从弹性力学轴对称问题的准静态理论出发分析了背衬材料的应力特性，并用光弹理论及热应力理论分析了温度改变对光纤相位常数的影响，得出了温度影响干涉式光纤水听器光学相位输出的数学表达式。给出了温度变化对水听器光学相位输出影响的实验测量结果，得出了光学相位随温度变化的线性关系图，与理论计算结果吻合。