光纤是现代通信系统及量子保密通信网中不可或缺的传输介质。针对光纤端面缺陷对光传输系统造成传输质量下降甚至永久性损伤的问题，提出了一种改进YOLOv5算法的光纤端面检测模型YOLOv5_CS。该模型首先将轻量化网络ShuffleNetV2作为主干特征提取网络，利用深度卷积操作以及通道随机混合策略，缩减模型容量，丰富特征信息；随后引入卷积注意力机制（CBAM），同时在空间维度和通道维度上进行特征增强，提升网络性能；最后缩减特征融合层的卷积核数量，实现进一步的模型压缩，并利用数据增广技术构建的光纤端面数据集，对所提方法的有效性进行对比验证。结果表明，与YOLOv5算法相比，所提模型的模型容量压缩了80%，检测速度提升了31.1 frame/s，均值平均精度（mAP）提高了1.7%，能够较为准确以及实时地检测光纤端面缺陷。此项工作面向便携式智能检测装置的研制，可为光纤端面缺陷检测及相关视觉传感产业提供技术支持。

针对传统阶梯型高阶螺旋相位板在光纤端面上制作难度大和使用过程中容易损坏的问题, 文章提出了一种在光纤端面上制作平面型螺旋相位板的设计方案。这种相位板在不同方位角上高度相同, 通过控制不同方位角处的折射率可获得不同的拓扑荷数。文章使用菲涅尔衍射理论对该方案产生的涡旋电场分布及光强分布进行了详细的理论分析, 同时采用时域有限差分方法对基模高斯光束通过具有不同拓扑荷数的平面型螺旋相位板后在光纤中的传播过程进行了仿真验证。仿真结果表明, 该种光纤端面平面型相位板对于高阶和低阶模式都能产生高质量的涡旋光束, 有效克服了传统阶梯型螺旋相位板存在的不足。

针对高功率光纤激光系统中光纤对接端面产生水雾凝结的问题，分析出产生该问题最重要因素为连接器不具备防潮密封性能，对其结构装配及使用过程进行剖析，同时指出其防潮密封缺陷原因，进行技术创新与工艺改进，设计了防潮密封型光纤连接器。介绍了该新型连接器防潮密封原理及结构组成；重点对该新型光纤连接器性能进行全面测试，包括浸水试验、恒定湿热试验、在线运行应用验证等。试验结果表明，其插入损耗小于0.2 dB，防潮密封性能良好，取得较好的预期效果。

对光子晶体光纤的端面研磨过程进行研究， 讨论了光子晶体光纤端面研磨损伤的特点。针对光子晶体光纤的结构特点，应用有限元法建立了数值仿真模型。通过单一磨粒切削孔壁的仿真实验， 分析了不同切削深度下裂纹损伤的产生情况以及不同磨粒直径对光纤孔壁结构造成的损伤。最后通过实际研磨实验验证了分析结果。结果表明: 有限元法能够很好地模拟光子晶体光纤的端面研磨过程; 研磨过程中，相对于非孔洞区域，孔壁边缘更容易出现损伤，呈现出沿圆周分布的崩塌区域; 边缘崩塌区域尺寸随磨粒直径的增加而增加。实验用光子晶体光纤孔壁边缘无崩塌的最大切削深度低于普通光纤脆塑转变的临界切削深度，使用0.02 μm的砂纸进行抛光可以有效地避免对光子晶体光纤孔壁造成损伤。

综述了近年来基于光纤端面集成金属光子结构传感器的发展状况。按照等离激元共振方式和传感器探测原理的不同, 将其分为基于表面等离激元共振(SPR)的光纤传感器、基于局域化表面等离激元共振(LSPR)的光纤传感器、基于杂化型等离激元的光纤传感器以及基于表面增强拉曼散射(SERS)效应的光纤传感器。对各类传感器的制备方法、光物理学原理及探测性能进行了概括、对比和总结。

针对光纤端面制备中各种因素的影响会导致光纤端面产生缺陷的问题, 研究了一种基于机器视觉技术的光纤端面检测系统。针对光纤端面显微图像的结构特点, 使用图像处理算法拟合其中的椭圆, 并提出了一种基于同心椭圆约束的椭圆检测方法, 挑选出纤芯和包层轮廓的拟合椭圆。依据获取的拟合椭圆参数将光纤端面划分为三个检测区域, 进行分区域的瑕疵点检测和统计。全部算法使用VS2010和OpenCV开发实现。实验表明, 该检测系统可以对光纤端面进行准确的质量测定。

由于2 mm 激光处于人眼安全区和大气的弱吸收带，因此掺铥光纤激光器受到了广泛关注。比较了掺铥双包层光纤在激光二极管(LD)抽运时后端分别采用平面镜和凹面镜下激光器输出功率特性。实验和理论表明，由于光纤端面和平面反射镜之间存在着间隙、倾斜以及光纤端面存在缺陷等因素，使得激光腔的损耗增大，激光器输出性能受到严重影响。根据波动理论分析了光纤后端面分别采用平面反射镜和凹面反射镜下谐振腔插入损耗特性，理论表明采用凹面反射镜时谐振腔损耗要比采用平面反射镜时小。光纤后端的腔镜采用凹面镜时，获得最大输出功率为22 W，对应的中心波长为1998.6 nm，相对于入射抽运光功率的斜率效率为43%的激光输出。相比采用平-平腔的激光器其斜率效率提高了10%，镜面承受的热损伤得到大幅缓解。

通过对有缺陷的光纤端面进行研究，提出了基于灰度图像阈值分割和椭圆边界点选取及拟合的方法来求取缺陷光纤端面几何参数,并利用合格光纤的包层边缘、纤芯边缘为同心圆的特性来提取缺陷光纤边缘点，利用此特性能有效去除干扰点。与常见的两种方法(基于灰度阈值分割及特征数据点采集的方法、基于Canny算子边缘检测和椭圆拟合的方法)进行了对比分析，结果表明，该方法可以更精确地计算出缺陷光纤端面的几何参数。

为从理论和试验两个方面解决光纤端面制备问题，根据固体断裂力学原理，分析和讨论了脆性均匀固体物质的断裂过程，得到了圆柱形物质在某一点的断裂路径具有在裂纹发展方向上的稳定性和唯一性的结论，并据此提出了一种简便的制备光纤端面的设想。根据该设想，设计了一个光纤切割装置并进行了光纤端面制备的试验。在试验过程中，分别对光纤芯径为0.2，0.3，0.6，0.8，1 mm的光纤端面进行了切割，并应用读数显微镜和可见激光传输光束显示等技术手段测试了制备的光纤端面的光学质量。实验结果显示，制备的光纤端面质量完全满足实际应用的要求，质量完好的概率达到100%。

采用Nd∶YAG激光对全石英多模光纤进行激光诱导损伤实验,结果全部为光纤端面损伤, 主要是由光纤端面的杂质缺陷引起的。通过对激光损伤形貌的分析, 明确光纤端面损伤机理。采用Matlab对光纤损伤端面进行图像处理, 获得光纤端面损伤点的大小、出现频率和位置分布的统计特性。通过分析发现,光纤端面损伤点位置分布服从一定的规律, 光纤前端面和后端面不同; 光纤端面不同大小损伤点出现频率服从高斯分布; 注入激光特性参数决定光纤前端面损伤特性, 光纤传能特性以及光纤端面质量决定其后端面损伤特性。