为了改善在复杂电磁环境下应变测量的性能, 提出了一种基于光电振荡器(OEO)和高双折射(Hi-Bi)光纤的新型应变测量方案。应变会引起Hi-Bi光纤中快慢轴上传输的2个正交偏振光之间的相位差改变, 通过合理控制输入到马赫-曾德尔调制器的光信号的偏振态, 将该相位差变化映射至OEO振荡微波信号的频率变化, 进而通过监测频率变化实现应变的解调。理论分析和实验结果表明, OEO产生的振荡微波信号频率与应变呈线性关系, 所提应变测量方案的灵敏度为-369.3 Hz/με。

光纤1/4波片是光纤电流传感系统中的关键器件，为此提出并实现了一种1/4波片制作方法。该方法将两段长度近似相等的高双折射光纤(HBF)以轴间夹角90°进行熔接，然后拉伸其中一段光纤使得它们的相位差为π/2，从而制成1/4波片。调节时，将正交熔接的光纤接入到3 dB耦合器构成高双折射光纤环镜(Hi-Bi FLP)，实时检测环镜的透过率以确定相位差。推导了检测系统的透过率公式，详细分析了调节过程中透过率曲线的变化规律，并根据透过率及透过率曲线的斜率来确定相位差。搭建了调节系统，验证了该方法的可行性。该方法具有准确度高、调节方便等优点。

为了降低传感光纤的线双折射对全光纤电流互感器测量准确度的影响, 将旋转高双折射(SHB)光纤作为互感器的传感光纤。根据琼斯矩阵, 建立了互感器数学模型。研究了平面镜和法拉第旋转镜对基于SHB光纤的反射干涉式互感器测量准确度的影响, 分析了SHB光纤的旋转比与互感器抗温度扰动能力之间的关系, 讨论了使用光纤1/4波片对基于SHB光纤的互感器进行误差补偿的方案。结果表明, 在平面镜式互感器中, 采用谐波相除法、闭环信号调制法可以消除SHB光纤的长度敏感性。当旋转比大于30时, 在-40~60 ℃温度范围内, 标度因数的变化小于0.2%。在相同条件下,法拉第旋转镜式互感器中SHB光纤所需的最小旋转比为3.4, 可见法拉第旋转镜提高了互感器的温度稳定性, 选择合适的1/4波片可以补偿由SHB光纤线双折射引起的互感器标度因数温度误差。

通过在基于高双折射光纤Sagnac干涉仪的Sagnac环内增加一段高双折射光纤并控制两段高双折射光纤的熔接角度，设计制作了二阶Loyt-Sagnac干涉仪结构.利用Jones矩阵对反射谱特性进行了理论推导，对光束入射角度和高双折射光纤长度进行了优化，并对两种结构的干涉仪温度传感器进行仿真和实验.仿真结果表明，利用二阶Loyt-Sagnac干涉仪结构的游标效应，能提高其作为温度传感器时的灵敏度；实验结果证明，单段Sagnac环干涉仪温度传感器灵敏度为－1.46 nm/℃，而使用二阶Loyt-Sagnac干涉仪的温度传感灵敏度为－17.99 nm/℃，提高了约12.32倍.

研究了一种结构新颖、光谱特性可精确控制的Sagnac环滤波器,此滤波器通过在传统Sagnac环 中插入两段高双折射光纤和一个偏振控制器构成。利用等效光路和传输矩阵法理论研究了该滤波器的滤 波特性。研究结果表明:固定两段高双折射光纤参数,仅通过调整偏振控制器的状态,便可精确控 制Sagnac环滤波器的滤波光谱特性。将Sagnac环滤波器用于掺铒光纤(EDF)放大自发辐射(ASE)光 源的光谱平坦滤波,通过调节偏振控制器三个波片的倾斜角度,实验获得了光谱平坦的宽带ASE激光。

海水温度是海洋动力学以及海洋与大气相互作用中起关键作用的基本参数，是研究海洋现象时最重要的依据。为了实现两点海水温度的同时测量，构建了由两段椭圆高双折射光纤萨尼亚克(Sagnac)环形腔的理论模型，利用琼斯矩阵方程对该结构进行理论上的推导，获得了该模型的透射光谱，并得到了透射光谱与该结构各个部分参数的关系。通过Matlab 编程进行模型的数值模拟，研究该结构两段椭圆高双折射光纤长度的比例变化、偏转角的变化以及温度的变化对光谱的影响。计算结果表明，两段椭圆高双折射光纤的最佳长度比为1∶2，两个偏振控制器的偏转角应该分别为π/6 和π/3，温度增加时光谱向短波方向移动。得到利用光谱峰波长移动计算两段椭圆高双折射光纤温度变化的公式。另外，两段椭圆高双折射光纤之间普通单模光纤的长度以及光源的偏振特性对透射光谱的形状以及温度灵敏度没有影响。该模型可以为椭圆高双折射光纤Sagnac 环形腔海水温度传感器的实际应用提供理论支持与指导。

传感光纤中的残余线性双折射、温度和振动敏感性严重影响着Sagnac式全光纤电流传感器的精度。设计了一种可用于全光纤电流传感器的扭转高双折射光纤，该光纤由两端变速率扭转部分和中间匀速率扭转部分组成。其中，变速扭转部分能实现线偏振光和圆偏振光之间的相互转化，具有λ/4波片功能；匀速扭转部分，具有较小的光纤固有线性双折射和圆保偏功能，从而可更为精确地感应法拉第效应。将这种扭转高双折射光纤绕制成特殊结构传感光纤环,解决了Sagnac效应以及电流导体位置对全光纤电流传感器测量结果的影响。理论上建立了扭转高双折射光纤的耦合模方程，模拟了线偏振光入射该光纤时光波偏振状态演化情况。在此基础上设计一种新型的抗振型Sagnac式电流传感器。

从高双折射光纤中含有拉曼效应和自陡峭效应的非线性薛定谔方程出发,利用快速分步傅里叶变换,模拟了孤子的两个正交偏振分量的演化,分析了拉曼增益和自陡峭效应对孤子俘获的影响。结果发现：当群速度失配较小时,拉曼增益增大了孤子俘获的阈值；当群速度失配较大时,拉曼增益破坏了孤子传输。自陡峭在群速度失配较大时才有明显的影响,此时快轴向慢轴发生能量转移,且当输入脉冲振幅N较大时,两脉冲彼此俘获。

为了得到具有全光纤结构和中心波长可调谐的光滤波器，采用3阶高双折射光纤环镜，提出了一种电磁力的悬臂调谐单元构成的新型可调谐光滤波器，对环镜传输过程和悬臂调谐单元原理进行了理论分析，通过控制悬臂调谐单元的输入电流，实现了滤波器通带的调谐。结果表明，该滤波器具有调谐灵活、输出光谱精细等特点，可应用于不同波长光波的选频输出。

理论推导了高双折射光纤环镜轴向应变灵敏度公式, 讨论了在高双折射光纤材料和入射光源不变的前提下, 高双折射光纤长度以及作为敏感元件的传感长度与传感器轴向应变灵敏度的关系, 讨论了入射光源相同时高双折射光纤材料与传感器轴向应变灵敏度的关系。 结果表明: 在高双折射光纤材料和入射光源不变的前提下, 高双折射光纤环镜波长变化与轴向应变成线性关系, 线性灵敏度为高双折射光纤材料和入射光源中心波长决定的常数, 与接入的高双折射光纤长度、 作为敏感元件的传感长度无关。