提出并研究了一种以硫系玻璃为基底材料的红外负曲率反谐振光纤，该光纤在4 μm附近可低损耗、单模单偏振传输光信号。利用有限元法对其性能进行数值仿真，结果表明：该光纤在3.99~4.00 μm波长范围内具有良好的单模单偏振特性，特别是在4 μm波长处，偏振消光比和高阶模式消光比分别达到491和649，表明其保偏性能具有很好的稳定性；该光纤具有低损耗传输特性，在3.92~4.01 μm波长范围内，x偏振基模均可维持在平坦且损耗很低的反谐振区域内，尤其在4 μm波长处，x偏振基模的损耗仅为1.8×10^-4 dB/m；该光纤具有良好的抗弯曲能力，在单模单偏振传输下，弯曲损耗始终小于10^-3 dB/m。该红外负曲率反谐振光纤不仅在中红外波段的通信和医疗系领域具有良好的应用前景，也为工作在4 μm波段的量子级联探测器提供了纯净光源。

太赫兹（THz）波在通信、成像、安全监测、生物医学等领域有着广阔的应用前景。随着THz技术的飞速发展，对其传输波导，特别是低损耗、单模、柔性传输等高性能THz波导的需求日益增长，这将为提高THz系统的灵活性及推动其实用化发展提供重要支撑。综述了金属膜波导和介质金属膜波导的设计和制备工艺，在0.1~0.3 THz和2.0~5.0 THz频段的损耗和单偏振单模传输等特性，以及在通信和成像等方面的应用。着重介绍了本课题组近年来在波导的设计、特性仿真、制备、测试和应用方面的研究结果。也对THz波导研制中存在的难点和发展前景进行了初步探讨。

通过在高双折射微结构光纤包层构建缺陷并在其外侧空气孔镀金的方法，实现一种基于“耦合-耦合-吸收”滤波机理的新型单模单偏振微结构光纤（SMSP-MSF）。纤芯中需要滤除的偏振态模式能量通过“纤芯与缺陷芯耦合”和“缺陷芯与金缺陷耦合”两次耦合作用传递至镀金孔中，再利用金缺陷的等离子体共振效应对能量进行吸收，以实现宽带的单模单偏振传输。基于上述机理，利用全矢量有限元法，得到了两种宽带SMSP-MSF。所设计的正六边形晶格SMSP-MSF的纤芯x偏振模式与缺陷芯模式、金层二阶表面等离子极化激元模式在多个波长分别谐振，实现380 nm的单模单偏振传输带宽。所设计的正方形晶格SMSP-MSF利用纤芯及缺陷芯相互垂直的排布方式，保证了纤芯与缺陷芯x偏振模式耦合，而y偏振模式不耦合，在1.55 μm处实现了偏振消光比高达113 dB的高质量单模单偏振传输。

该文介绍了一种全光纤耦合的单偏振声光调制器的设计及应用。理论分析了光纤声光调制器的工作原理, 描述了单偏振光纤声光调制器的关键指标(插入损耗、消光比、光脉冲上升时间)的设计方法和单偏振光纤准直器的耦合工艺方法。设计制作了工作在1.06 μm波长的高速低插损单偏振光纤声光调制器, 其偏振消光比达到42 dB, 能有效隔离系统偏振噪声。

提出了一种基于45°倾斜光纤光栅和光纤布拉格光栅的线性腔结构的可调谐线偏振掺镱光纤激光器。利用45°倾斜光纤光栅作为起偏器件实现了中心波长为1065.90 nm、3 dB带宽为0.03 nm、偏振消光比高于35 dB的线偏振激光输出,输出激光的偏振消光比在4 h内稳定性良好。基于光纤布拉格光栅反射波长的温度特性实现了中心波长在1065.92~1066.87 nm范围内的连续可调,在波长可调谐状态下输出激光的偏振消光比保持在30 dB以上。

基于非对称氧化技术, 引入氧化孔径横向光场损耗各向异性, 使得TE/TM偏振光功率差进一步增加, TM偏振得到有效抑制, 从而实现795nm垂直腔面发射激光器单偏振稳定输出。实验结果显示: 当氧化孔径为7μm×5.5μm时, 不同温度下偏振抑制比均在10dB以上, 最高达到16.56dB; 当氧化孔径为20μm×18μm时, 偏振抑制比也可以达到15.96dB。最终, 得到偏振抑制比为16dB、水平发散角为8.349°、垂直发散角为9.340°的单偏振稳定输出795nm垂直腔面发射激光器(VCSEL), 为实现单偏振高光束质量VCSEL激光光源提供了实验基础。

基于模式截止法,设计了两种超宽带单偏振单模方形阵列液晶填充光子晶体光纤,利用全矢量有限元法分析了光纤纤芯中额外空气孔、纤芯孔间距及纤芯液晶填充孔径对单偏振单模传输特性的影响。所设计的带宽可调谐的超宽带单芯单偏振单模光子晶体光纤,其单偏振单模传输可在0.75~2.59 μm波段范围内调谐,限制损耗低于0.1 dB·km ^-1对应的单偏振单模传输带宽为970 nm。所设计的另一种光纤是在0.98~1.74 μm波段范围内具有单偏振单模传输特性的双芯光子晶体光纤,将其应用于波分复用系统的波分解复用器中,制备了一种长度仅为1.06 mm的光子晶体光纤波分器,实现了具有单偏振单模传输特性的1.31 μm和1.55 μm光分束。

为了提高倒装发光二极管(LED)光提取效率的同时实现单偏振光输出, 建立了正装、倒装和集成金属亚波长光栅倒装LED 3种模型, 采用RSOFT软件进行仿真对比及器件优化,并进行了理论分析和模拟验证。结果表明, 倒装LED虽然可以提高光提取效率但对P-GaN层厚非常敏感, 无法单偏振光输出; 集成了金属亚波长光栅的倒装LED可以不受P-GaN层厚影响, 实现单偏振光输出, 但要输出稳定偏振光, 受光栅参量和介质过渡层厚度影响非常显著;优化后的结构可以实现57.63%的光提取效率, 偏振消光比达到25.8dB。该研究对制造高性能蓝光LED具有一定的指导作用。

针对传统单光路检测型光纤电流传感器电流灵敏度低的缺点,提出一种新颖的环形结构单光路检测型光纤电流传感器。该光纤电流传感器利用单偏振单模耦合器构建光纤环形腔结构,取代了传统单光路检测型光纤电流传感器中的起偏器和检偏器。这一设计不仅保留了单光路检测型光纤电流传感器所具有的结构简单、成本低廉等优点,还具备环形腔结构光纤电流传感器可实现传感信息的多次循环放大的特点,提高了系统的电流灵敏度。理论分析与实验表明,这种光纤电流传感器的电流灵敏度可随循环次数K的增加而增加,设计具备可行性。

文章提出一种光子晶体光纤(PCF),通过调整结构，改变包层缺陷中微型空气孔的排列方式、孔大小和孔孔间隔实现折射率匹配耦合，达到单模单偏振传输的目的。采用全矢量有限元法仿真建模，结果表明，当包层缺陷中微型空气孔直径为27.7 μm、孔孔间隔为38 μm，且采用三角晶格排列时，在0.719～1 THz范围内，偏振损耗比>100，实现了单模单偏振传输，此时y偏振基模的传输损耗最低为2.4e-3 dB/km。与填充法实现折射率匹配耦合相比，调整结构可以获得更大的偏振损耗比479，更低的传输损耗2.4e-3 dB/km以及更宽的带宽0.281 THz。