基于频率-时间映射理论,提出一种简单、全光纤任意波形产生方法。该方法简化了具有任意反射谱的线性啁啾光栅设计方法,结合啁啾光栅的色散特性,能够实现用户定义的任意波形脉冲信号。利用由传输损耗公式推导的折射率调制幅度与光栅反射率的关系,可实现具有任意形状反射谱的啁啾光栅的逆向设计;微调折射率调制幅度伸缩因子和折射率调制顶点的归一化光谱位置可优化反射谱形状,在保证高反射率的情况下(≥90%),设计误差可降低至10%以下。阐明啁啾光栅色散特性引入的频率-时间映射关系,将设计的光谱形状映射到时域波形,改变光栅设计参数,可灵活控制输出脉冲的形状和脉宽。基于Matlab和Optisystem仿真软件,以常用重要波形(三角形、锯齿形、矩形、梯形、高斯型、抛物型脉冲)为例验证了系统的可行性。该方法简单灵活,对任意波形产生和应用研究具有一定的参考价值。

针对线性啁啾光栅反射谱有震荡、两侧有旁瓣等问题，从耦合模理论出发，研究了调制深度Δn、光栅长度L和啁啾系数C等对其反射谱的影响，深入探讨了重要参数与特性的关系。提出了基于折射率补偿的非对称变迹优化方法，探寻了有效的变迹函数、补偿系数和最佳比例。结果表明，随着L(5～100 mm)、Δn(10-5～10-3)和C(0.01～0.2 nm/cm)的增大，峰值都向长波长方向漂移，3 dB带宽都增大，分别为1.79、1.26和1.71 nm，且基本成线性关系；L较小时，反射谱顶部有较大震荡；Δn较大时，反射谱两侧出现明显旁瓣。优化后时延线性区域增大，色散曲线更平稳，反射谱顶部较平坦，没有旁瓣，带宽没有减小，具有更好的光学特性。

提出了一种改进型边缘滤波波长解调技术, 解决干涉型或谐振型光纤传感器输出的干涉谱波长的快速解调问题。 该波长解调技术基于啁啾光栅和长周期光栅的光谱特点, 以啁啾光栅作为矩形滤波器, 提取传感器输出干涉谱的一个干涉峰; 以长周期作为边缘滤波器, 将干涉峰的波长信息转化为光强信息进行检测。 该波长解调技术波长解调范围为传感器输出干涉谱的一个自由光谱范围（FSR）, 解调速度快, 克服了当前波长解调技术中存在的测量范围与测量速度难以同时提高的问题, 同时还具有系统成本低 , 体积小, 能够灵活多路扩展的特点。 详细介绍了解调系统的工作原理以及系统结构, 并将其实际应用于一种干涉型光纤电流传感器输出干涉谱的波长解调中。 通过实验证明电流传感器工作在工频及脉冲电流（脉冲宽度25 μs）情况下, 该解调系统对传感器输出干涉谱具有准确、 快速的解调效果。 该研究对推进干涉或谐振型光纤传感器的实际工程化水平的提高具有重要意义。

为了快速准确地获取火炮发射时炮管的瞬态温度场信息, 设计了基于变迹-啁啾光纤光栅传感器的瞬态测温系统。 系统采用啁啾光纤光栅实现对回波光的带宽调制, 从而使回波光带宽大幅提高, 大大增加了系统带光栅传感器数量及回波光能量。 在分析了五种常见变迹函数切趾性能的基础上, 系统采用超高斯函数形式完成对回波信号的切趾处理, 有效地抑制了由于啁啾调制所造成的旁瓣增大以及光谱抖动, 使系统符合瞬态温度测试的设计要求。 实验采用调制范围1 532.0～1 548.0 nm的变迹-啁啾光栅传感器, 并在炮管上均匀缠绕, 共50个测试点位。 针对某型火炮发射时炮管的瞬态温度进行测试, 实验数据与WRP-130S型高速温度探测器的测试结果比较。 实验结果显示, 该系统与WRP-130S型探测器测温结果相近, 平均误差小于2%, 在温降平稳区优于1%。 测试结果中, 温度-波长数据满足1 ℃约引起0.041 3 nm（均值）的波长偏移。 该系统在一次采集过程中可获得50个独立位置的瞬态温度, 大大提高了炮管温度场重建的效率。

设计了一种利用微波光子滤波器(MPF)实现频率可调谐的光电振荡器(OEO)。该模型通过双驱动Mach-Zehnder调制器(DD-MZM)和啁啾光栅形成高Q值的MPF, 得出OEO的振荡频率是关于光源波长和DD-MZM直流偏置电压的函数, 通过对光源波长或DD-MZM偏置电压的调整, 可实现振荡频率调谐功能。同时, 在电域上, 利用RF耦合器和RF延时线形成两路具有延时差的反馈信号, 通过合并后反馈至DD-MZM, 从而有效地抑制边模。理论和仿真实验表明, 针对不同的调谐范围可实现粗调和微调的功能。

啁啾光栅对沿其纵向的非均匀应变分布十分敏感，这种特性会反映在啁啾光栅的反射光谱图中。提出了一种利用外贴啁啾光栅监测带双缺口碳纤维复合材料损伤的新技术。实验结果表明，复合材料结构静态拉伸应变为4500 με与8500 με时，啁啾光栅反射光谱变化明显，这与复合材料应力应变关系曲线在应变8000 με时产生突变完全吻合，同时光栅反射光谱光强突变点位置与光栅几何位置完全一致，可实现对复合材料缺口位置损伤的定位及扩展监测。

利用有限元法和传输矩阵法，对柚子型结构的光子晶体光纤啁啾光栅的反射谱进行了理论分析。得到了啁啾光栅参数和光纤参数对光子晶体光纤啁啾光栅反射谱的影响规律。结果表明随着啁啾系数和折变量的增加，光栅反射谱呈规律变化，当啁啾系数增大到一定程度时几个反射峰会连到一起，形成一个大的反射带宽。光纤的内包层直径和纤芯直径的改变能够影响各反射峰之间的间距。同时研究了切趾变迹对光子晶体光纤啁啾光栅反射谱的影响，研究表明，所用切趾函数会同时对多个峰进行切趾，每个峰的切趾效果都很好。对反射谱波动较大的几个峰相连的啁啾光栅经过柯西切趾后反射谱曲线平滑，适合于实际应用。

用有限元法和传输矩阵法，对基于包层空气孔为柚子型结构的光子晶体光纤啁啾光栅的反射谱进行了理论分析。通过对均匀光栅仿真结果与实验结果的对比，可知此方法是可行的。研究表明光子晶体光纤的啁啾光栅有多个明显的反射峰，并且分析了啁啾系数、折变量对各谐振峰带宽和反射率等的影响。计算结果显示，随着啁啾系数和折变量的增大，光栅反射谱呈规律变化，当啁啾系数增大到一定程度时几个反射峰会连到一起，形成一个大的反射带宽。同时对光栅基模反射谱对应的时延特性进行了研究，可知其同样具有比较平滑的时延曲线，可以用于色散补偿。

提出一种基于布喇格光纤光栅（FBG）和啁啾光纤光栅(CFBG)的二维编\解码器。分析了FBG编\解码器在对应波长不匹配时，造成了解码输出的自相关光功率的减弱，进而劣化系统的误码率。实验分析了解码器在不同波长偏差、不同跳频数下光功率的变化。根据CFBG反射宽光谱特性，提出了基于CFBG的解码器，给出了CFBG参数。结果表明，基于CFBG的解码器在一定程度上提高了解码输出功率，降低了对编解码器的波长匹配精度的要求，同时还可以实现色散补偿。

针对制作可用于40 Gb/s全光色散补偿的宽带线性啁啾光栅时出现带内群时延纹波波动较大等问题,提出了一种通过设计和改变切趾函数的参量来优化线性啁啾光栅的新方法。该方法实现简单,只需根据需要设计具有不同滚降特性的切趾函数,同时利用遗传算法来优化切趾参量,结合传输矩阵法经过200代获得了低带内时延纹波的线性啁啾光栅。数值结果验证了采取非对称分段切趾法在保持反射谱宽和平坦性的同时可以抑制带内群时延纹波的优越性。利用该方法制作了反射谱工作带宽为1.06 nm、时延纹波不超过45.60 ps、可用于大容量密集波分复用系统(DWDM)色散补偿的线性啁啾光纤光栅。