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。

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。

采用折射率匹配耦合法，提出了一种偏振可调的单偏振单模太赫兹光纤。通过在纤芯设计非对称微结构来实现芯模x、y偏振模式的分裂；在包层空气孔中填充折射率匹配液来引入缺陷模式，通过调整液体折射率来分别实现它与芯模x、y偏振模式的匹配。结果表明，当液体折射率为1.288时，x偏振模式匹配。当入射光频率大于0.73 THz时，偏振损耗比大于100，光纤以y偏振模式运转；当入射光频率为1 THz时，偏振损耗比达到最大值1020。当液体折射率为1.338时，y偏振模式匹配。当入射光频率在0.87~0.93 THz时，偏振损耗比大于100，光纤以x偏振模式运转；当入射光频率为0.9 THz时，偏振损耗比达到最大值118。该设计实现了光纤单偏振运转模式的切换，具有宽带、可调、易于实现的特点。

提出了一种新型压缩六边形空气孔阵列的SPSM-PCF（单偏振单模光子晶体光纤）结构，并采用全矢量有限元方法以完美匹配层为边界条件研究了该光纤的限制损耗特性随结构参量变化的规律。数值模拟结果表明，在入射波长为1.550 μm时，快轴模的限制损耗很大，而慢轴模的限制损耗随包层层数的增加而减小，当包层层数Nr分别为6、8和10时，限制损耗分别为4.534×10-4、2.236×10-5和9.597×10-6 dB/m。因此，快轴模在极短的光纤长度内快速衰减，从而实现仅有慢轴模且限制损耗低于0.1 dB/km的低损耗单模单偏振运转。

设计了一种聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)基的单偏振单模(SPSM)微结构聚合物光纤(MPOF)。利用全矢量有限元法和光束传播法相结合分析了这种光纤的偏振特性和约束损耗。通过优化光纤结构参数，发现在0.51 μm～0.62 μm的可见光波长范围，由于基模两个正交偏振模的截止波长不同，这种微结构聚合物光纤只能传输基模中的一个偏振模，从而实现单偏振单模运转。该11圈圆空气孔六角排列光纤结构的传导偏振模在0.57 μm波长处约束损耗仅为1.13 dB/m，这种低损耗的单偏振单模微结构聚合物光纤可有效消除传统保偏光纤固有的偏振串扰和偏振模色散。

提出了一种新型的四排短轴渐减椭圆空气孔阵列的单模单偏振光子晶体光纤结构，并以完美匹配层为边界条件采用全矢量有限元方法研究了该光纤的各种特性及其各种参量随入射波长变化规律。研究表明，提出的光子晶体光纤结构是实现更宽带宽、色散平坦、单模单偏振运用的有效方案；在入射光波长为1.550 μm时，单模单偏振光子晶体光纤的模式双折射高达2.752×10-3，拍长为0.564 mm；x偏振模的限制损耗为0.139 dB/km，y偏振模的限制损耗是16.890 dB/km；对比x偏振模损耗情况，y偏振模可以在较短的光纤中被衰减掉，从而实现单模单偏振运用；x偏振模的数值孔径为0.415，有效模场面积为3.667 μm2, 非线性系数为28.740 (W·km)-1。入射光波长在1.347~1.691 μm的范围内，该光纤呈现出色散平坦特性，使其在超连续谱产生、脉冲传输等领域具有广阔应用前景；该光纤能够在入射光波长600 nm较宽范围内实现单模单偏振运用。

基于折射率匹配耦合原理，提出并设计了一种新型宽带单偏振单模光子晶体光纤，阐述了工作原理并利用全矢量有限元法对其进行了数值模拟。当中间纤芯和边芯之间空气孔1和2的直径为2.4 μm时，波长在1.26~1.7 μm的范围内，偏振相关损耗大于4.08 dB/m，单偏振单模的带宽高达440 nm；当空气孔1和2的直径为2.6 μm时，在波长1.31 μm处，x偏振模的限制损耗为26.93 dB/m，而y偏振模的限制损耗仅为0.01 dB/m，在波长1.55 μm处，x偏振模的限制损耗为38.66 dB/m，y偏振模的限制损耗仅为0.05 dB/m。这种光子晶体光纤具有高带宽特性，并且在1.31 μm和1.55 μm两个通信窗口存在高相关偏振损耗。

设计了一种聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)基的单偏振单模(SPSM)微结构聚合物光纤(MPOF)。采用全矢量平面波展开法并结合完美匹配边界条件,对其偏振特性进行了理论模拟。详细讨论了微结构光纤参数的变化对单偏振单模带宽和工作波长的影响,发现在0.57～0.71 μm的可见光波长范围,由于基模两个正交偏振模的截止波长不同,这种微结构聚合物光纤只能传输基模中的一个偏振模。光束传播法计算表明,在波长0.65 μm处具有7圈空气孔的单偏振单模微结构聚合物光纤的传导偏振模约束损耗仅为1.24 dB/m,这种低损耗的单偏振单模微结构聚合物光纤可有效消除传统保偏光纤固有的偏振串扰和偏振模色散。