用于内窥成像的多芯光纤在弯曲条件下传输的光场相位容易出现复杂的随机扰动，为相干成像中的相位恢复带来极大挑战。本文提出了一种可以用于相干成像的螺旋多芯光纤设计，通过调控纤芯尺寸、纤芯间距和螺距来抑制弯曲等外界扰动对纤芯间群时延差和功率串扰的影响。本文建立了弯曲条件下螺旋多芯光纤纤芯光程的数学模型；根据变换光学基本原理，利用有限元仿真软件对螺旋多芯光纤的模式特性进行数值仿真计算。设计的螺旋多芯光纤具有20 μm的芯间距和20 π/m的扭转率，共有6层91个纤芯，不同层的纤芯尺寸不同。无弯曲时芯间群时延差小于6 fs/m；当弯曲半径大于5 cm时，芯间群时延差的变化小于32 fs/m，100 m长度上纤芯间串扰的仿真计算结果低于-550 dB。螺旋多芯光纤的芯间群时延差对弯曲不敏感，在相干成像中代替普通光纤束传递光场，有助于降低相干图像恢复方法的复杂度，可以广泛应用于光纤显微成像、超快激光成像等领域。

为了实现对多芯光纤在光网络系统中的接续并评价连接效果，给出了一种多芯光纤活动连接器的制备方法，用光学连续波反射计和光学低相干反射计分别构建了多芯光纤活动连接器插入损耗和回波损耗测量系统。详细地分析了外在因素和端面质量对多芯光纤活动连接器插入损耗和回波损耗的影响，提出了多芯光纤活动连接器制备和对接时需要满足的三项质量控制条件：精准对芯、物理接触和不相对转动。所制备的多芯光纤活动连接器具有标准的LC型接口，采用三维轮廓仪对多芯光纤活动连接器端面的三维参数（顶点偏移、曲率半径和光纤凹凸度）以及粗糙度进行了表征。用构建的测量系统测得制备的四芯光纤活动连接器中所有纤芯通道实现了平均0.089 dB的低插入损耗和52.31 dB的高回波损耗。为多芯光纤活动连接器走向实际应用提供了制备方法和性能评价方案。

光纤中的声波导布里渊散射（GAWBS）可在较低光功率水平激发，该散射噪声对大容量空分复用光纤通信、数字相干传输及光量子传输影响较大。针对空分复用光纤通信系统，文章对自制弱耦合7芯4模光纤的GAWBS特性进行了理论和实验研究。结果表明，由于不同纤芯与光纤中心的距离差异，弱耦合7芯4模光纤中不同纤芯具有明显的GAWBS分布差异。未来需要在不同的纤芯中采取不同的GAWBS噪声补偿方法以实现高信噪比和低误码率的空分复用传输。

多芯光纤（MCF）是空分复用（SDM）技术的重要传输介质，能够数倍地拓展现有单根光纤的通信容量，然而MCF结构复杂度高、测试难度大，尚无测试标准。文章根据MCF的结构特点，结合在MCF开发中的技术经验，规范了MCF的熔接方法以及主要参数的测试方法，为未来MCF的大规模商用化奠定了基础。

多芯光纤光栅形状传感技术利用空分复用以及应变监测的优势，结合不同的栅点布设方案，实现待测对象的连续曲率和形状传感。首先介绍了多芯光纤光栅曲率和挠率传感原理，提出采用齐次矩阵变换的三维重构算法实现光纤的三维形状重构。为了探究不同光栅密度对实验精度的影响，利用算法编程模拟了不同光栅间距下的三维形状重构精度，依据模拟仿真的结果，建立了不同光栅间距与三维重构误差之间的关系。三维形状传感实验使用光栅间距为10 cm和5 cm的七芯光纤光栅串。实验结果表明，最大误差出现在尾点处，分别为2.56 cm和1.15 cm，占全长的3.2%和1.4%，平均误差为1.32 cm和0.62 cm，占全长的1.7%和0.8%。实验结果与仿真值比较接近，说明可以依据仿真结果对不同光栅间距下的三维形状误差进行预测。结合具体的应用场景合理配置测点资源，在较低的成本范围内实现高性能的检测。