对2 μm波段的法布里-珀罗光纤光栅进行了仿真分析和实验制作;设计并搭建了一种基于多通道法布里-珀罗光纤光栅滤波器的三波长间可切换的单纵模复合腔掺铥光纤激光器。激光谐振腔内使用由两个光耦合器组成的8字环无源子腔来扩大纵模间隔;使用自制法布里-珀罗光纤光栅滤波器进行波长选择,并利用偏振控制器调节腔内损耗以抑制光纤激光的强模式竞争;通过应力调节架调节均匀光纤光栅,实现了三个波长间切换的单纵模激光运转。实验结果表明:在室温时,该掺铥光纤激光器可获得输出波长分别为1941.48 nm、1941.57 nm和1941.65 nm,对应光信噪比分别为61 dB、61 dB和60 dB的稳定的可切换单纵模激光输出。分别对三个波长的激光进行连续50 min的稳定性测量,得到激光输出功率的波动分别小于0.39 dB、0.61 dB和0.55 dB,波长波动小于光谱仪的最小分辨率0.05 nm,说明该激光器具有良好的稳定性。

为了提高干涉加密技术的光学处理速度和光学实现的可行性, 基于干涉原理的加密技术的思想, 结合光栅滤波器的图像处理方法, 研究了基于光栅滤波器的4f系统双图像光学加密技术。该技术利用已成熟的基于光栅滤波的图像相加减4f系统, 将两个待加密图像转化为两个实值的白噪声, 理论模拟验证了该方法的可行性和有效性。结果表明, 该方法简单实用, 易于光学实现并具有很高的安全性。

提出了一种导模共振圆形光栅滤波器，以实现它在可见光范围内的多波段滤波。理论分析了圆形光栅滤波器在同一入射波偏振条件下形成多个共振峰的原因。 通过微纳加工技术在硅基二氧化铪材料上实现了光栅层约为70 nm的圆形光栅薄膜结构。利用一维线性光栅对圆形光栅的反射谱进行了模拟，通过角分辨微纳反射谱测试系统获得了该光栅滤波器在不同入射波偏振条件以及不同入射角时的反射谱。 实验表明，在特定的光栅周期以及占空比条件下（如光栅周期350 nm，占空比0.5），当线性偏振光正入射时，该圆形光栅滤波器形成了两个共振峰（505 nm处和575 nm处），与模拟结果基本符合。另外，光栅占空比相同时，随着光栅周期的增加，共振峰会向较长的波段偏移。实验显示：通过设计不同结构的亚波长圆形光栅，可以实现可见光范围内多个特定波段的滤波作用。

跨季节储热系统是太阳能集热技术和地源热泵技术相结合的一种综合利用新能源的采暖技术。为了测量地源热泵周围的土壤温度分布,为跨季节储热系统的设计和运行提供技术参数,对光纤光栅传感测温技术进行了研究。基于光纤光栅原理,采用可调谐光纤光栅滤波器对光纤光栅波长进行解调,检测光纤光栅波长微小的变化情况,从而计算出温度。光源发出的连续带宽光波长范围是1 526～1 562 nm,系统有10个采样通道,每个通道12个测点,每个点相隔10 m,采集速率同步25 Hz。并设计了基于ARM的数据采集远传模块,实现光纤数据的远程传输和监测。经过对北京某监测点的近3个月的持续采样,实验结果显示,该测量系统精度能达到0.5 ℃,可以实时地、持续地测量地下土壤温度的分布,满足系统对监测温度的要求。

通过数值模拟和实验研究了一种基于大模场面积光子晶体光纤的高功率全正色散自相似锁模激光器。激光器采用长为1.9 m 的掺镱双包层大模场面积光子晶体光纤作为增益介质，腔内没有引入色散图，整个激光器工作在全正色散域。激光器采用环形腔结构，利用非线性偏振旋转锁模和一个窄带高斯滤波器实现了稳定的自相似锁模运转。实验最终获得了直接输出平均功率为5 W，重复频率为72 MHz，单脉冲能量超过69 nJ，脉冲宽度为1.699 ps的自相似锁模脉冲输出，经过腔外1200 line/mm 的透射光栅对压缩后脉宽为84 fs。激光器可以实现自启动锁模，光束质量因子M²为1.41。

由于石墨烯与电介质交界面所产生的表面等离子体效应，双层石墨烯波导器件尺寸可以压缩到纳米量级，同时由于石墨烯的电可调特性，可以利用外电压实现波导传输特性的灵活调控。基于这些特性，提出一种可调谐双层石墨烯波导布拉格光栅滤波器。时域有限差分法仿真结果证明，通过改变石墨烯的化学势可以实现滤波器阻带位置的调整。

利用在腔内加入可调谐光纤光栅滤波器使“8”字形腔掺Yb3+光纤激光器在锁模状态下实现波长连续可调谐.实验中，在保证锁模状态稳定的情况下，通过调节可调谐光纤光栅滤波器，使激光器输出锁模脉冲的中心波长在1 047 nm～1 055 nm范围内连续调谐，重复频率稳定维持在4.9 MHz.在中心波长1 053 nm处，测得锁模脉冲输出平均功率为8.02 mW，光谱带宽1 nm，脉冲宽度为259.3 ps.这种“8”字形腔被动锁模光纤激光器在锁模状态下对波长连续可调谐，并可长时间稳定工作.

提出了一种全新的基于双均匀光纤光栅(UFBG)结构的毫米波产生方法,主要利用光纤光栅的滤波特性在中心站取得两束频率间隔为所需毫米波的光波,经差频后得到毫米波,并将其作为副载波。分析了经过0 km,10 km,30 km,40 km光纤传输后在基站接收端经过光电检测和相干解调滤波后得到的眼图。研究结果表明,该方法应用于光载无线通信(ROF)下行通信链路可获得比较理想的传输效果,且相同情况下,减小毫米波发生器中带通滤波器的带宽可以进一步改善系统的传输效果。

提出了一种利用取样光栅周期的啁啾平衡切趾取样光栅单信道内直流分量的方法, 基于该方法的切趾光栅滤波器具有波长设计灵活不受限于模板周期和只需一次曝光过程、亚微米量级制作精度的优点。利用均匀光栅最大反射率测量模型和零点带宽测量模型得到了实验所使用的载氢光纤紫外光致折射率变化量与曝光时间的关系。在此基础上, 利用提出的新方法设计并实验制作了中心反射波长为1549.84 nm,3 dB带宽分别为75 pm和55 pm的两根升余弦切趾光栅滤波器, 实验制作与理论设计仿真结果非常接近, 成功消除了取样光栅-1级子光栅谱短波长方向处的法布里-珀罗共振现象, 得到的光栅滤波器反射谱和透射谱具有良好的对称性, 反射谱边带抑制度在20 dB以上。