光纤在信息通信领域的研究越来越广泛, 而光纤中的模式识别技术为光纤模式分类提供了一种简洁的方法。通过阶跃光纤中波动方程的标量解, 对横电波(TE)模式, 横磁波(TM)模式, 混合波(HE, EH)模式进行分类, 在此基础上对特种光纤如多包层Bragg光纤, 光子晶体光纤等具有代表性的光纤进行了仿真研究。以先前研究者提出的模式分类方法为依据, 结合模式的电场线分布图和Ez方向的电场强度分布图, 提出了一种具有普适性的模式分类方法, 有助于研究者对光纤做进一步的探究。

高阶模光纤通常是一种多包层结构的大模场光纤。为了获得模场面积较大的包层高阶模以抑制高功率光纤激光器或放大器中的非线性效应和避免光纤损伤，高阶模光纤的结构参数需要满足一些基本条件。利用波动方程理论推导了多包层阶跃折射率分布的高阶模光纤的特征方程，说明了高阶模光纤结构参数选择的依据和方法，并通过数值计算，分析了高阶模光纤包层的半径及折射率大小对纤芯导模的影响。结果表明，当高阶模光纤的包层半径和折射率大小满足一定的条件时，光纤包层结构不会影响纤芯的模场分布，包层高阶模的模场还会出现均匀分布的特点。

A new transfer matrix method for long-period fiber gratings with coupled multiple cladding modes is proposed and numerically characterized. The transmission spectra of uniform and non-uniform longperiod fiber gratings are numerically characterized. The theoretical results excellently agree with the experimental measurements. Compared with commonly used methods, such as using the fourth-order adaptive step size control of the Runge-Kutta algorithm in solving the coupled mode equation, the new transfer matrix method exhibits a faster calculation speed.

采用环形石墨炉加热的改进化学汽相沉积(MCVD)车床制作出了多包层铋镓铝共掺的石英基高浓度掺铒光纤，并对其几何参数和吸收谱进行测试和分析。结果表明，利用多包层结构有效提高了掺铒光纤的模场直径和吸收系数。制作的多包层掺铒光纤在1530 nm波长下的吸收可达84 dB/m；在1550 nm处的模场直径可达11.6 μm；而基底损耗约为1.5 dB/m。利用所研制的掺铒光纤制作了掺铒光纤放大器并对其长度进行了优化，最终得到了长度为1.95 m的C波段掺铒光纤放大器，其小信号增益达到了23 dB。

对五包层色散补偿光纤进行了研究,分析了各个参量对色散补偿光纤性能的影响,发现色散补偿光纤只有在一定范围的拉丝芯径内,以牺牲负色散数值为代价才能获得较大的负色散斜率.在1 550 nm处获得了不大于150ps/(nm·km)的负的总色散和负色散斜率的色散补偿光纤.采用在光纤拉丝时旋转预制棒的工艺减小了光纤的偏振模色散,并采用化学汽相沉积(MCVD)光纤生产工艺,研制出了性能较好的色散补偿光纤.

本文将等效阶跃光纤方法(ESFM)推广到多包层光纤.当已知多包层坯棒折射率分布,则利用这种方法可严格计算出该坯棒的等效阶跃光纤的等效折射率差,从而可方便地估算出该坯棒拉制出光纤的各种传输参数.文中以计算双包层椭圆光纤的截止波长为例作为部分验证.理论计算和实际测量的结果表明,除个别情况外,精度达到5%.因而,在工程上解决了为确定多包层光纤的截止波长(或拉丝半径),而必须进行重复凑试拉丝和测量的困难,大大节省了时间、精力和材料.