拉盖尔-高斯光束由于其特有的涡旋特性使其在大气传输过程中具有更好的稳定性。实际激光输出存在的部分相干性将对光束传输具有明显的影响，在大功率输出模式下，克尔效应的产生也会影响到光束传输的特性。本文从部分相干拉盖尔-高斯光束的交叉谱密度方程出发，推导了克尔效应作用下光束的传输表达式，利用分步傅里叶变换，对高功率部分相干涡旋传输中的克尔效应过程进行了模拟，并对比了不同参数影响下，光束相干性不同时克尔效应的差异。结果表明，克尔效应有助于维持光强的环状结构，提高拓扑荷数能够有效地缓解因相干度降低而造成的涡旋结构衰退的现象。

为了拓展超材料在太赫兹波段的生物传感应用，设计了一种双开口环结构的太赫兹超材料生物传感器，通过两个等效电容电感（LC）谐振实现了高折射率灵敏度传感。首先，使用有限积分技术（FIT）数值计算了该传感器的太赫兹光谱，并对其进行了结构尺寸优化。然后，在传感器表面放置了一层折射率可变的分析物，通过对不同透射光谱的计算分析，验证了该传感器具备161.06 GHz/RIU（RIU为折射率单位）的折射率灵敏度和1.98的品质因素（FOM）值。最后，采用传统光刻技术和剥离工艺在石英衬底上制作铜金属结构，制备了该传感器，利用其对牛血清白蛋白（BSA）溶液进行了实际测试，实验得到传感灵敏度为59.02 GHz/（ng·mm^-2）和检测下限为0.004 mg/mL。

为了解决因碳纤维/环氧树脂复合材料构件中树脂基体与碳纤维间的热膨胀系数存在差异, 热压成型后, 内部未释放的残余应力会使材料构件发生残余应变, 造成构件变形、影响制品质量的问题, 采用光纤布喇格光栅(FBG)传感器在线监测实验研究和有限元仿真分析相结合的研究方法, 进行了理论分析和实验验证, 采集了碳纤维/环氧树脂复合材料环形构件热压罐成型后表面残余应变变化实时数据。结果表明, 该构件下法兰根部应变释放情况复杂, 靠近支承位置处的残余应变释放受阻, 而其余监测点位的残余应变普遍在30με~90με的范围内, 与仿真结果相符; FBG传感器能对构件成型后残余应变释放历程进行多点位实时在线监测, 并实现对构件整体应变分布的分析和预警。该研究具有一定科学研究和工程应用意义。

为了减小拉曼散射光波长相关损耗、光电探测器附加噪声及散射光中的瑞利噪声对分布式光纤温度传感器测温误差的影响，通过分析分布式光纤温度传感系统的解调原理提出了一种反斯托克斯光降噪方法。将光纤按照环形结构铺设，以每次测量的反斯托克斯光信号中菲涅耳反射峰后的基底噪声平均值作为动态本底噪声，利用两段处于不同温度的光纤消除动态本底噪声后的瑞利噪声。反斯托克斯光降噪解调法从原理上避免了参考斯托克斯光引入的测温误差，消除了本底噪声和瑞利噪声导致的测温误差。实验结果表明，修正的分布式光纤温度传感系统的最大测温误差从5.4 ℃降低到0.6 ℃，测温准确度有明显提高。

为了降低少模光纤中的模间串扰，提出了一种新型双耦合环辅助的少模光纤结构设计。首先用COMSOL仿真软件对6-LP光纤结构进行建模，并分析了影响模式间耦合的主要因素，然后对双耦合环结构的5个参数进行仿真分析。结果表明，在6-LP少模光纤中，LP₂₁模和LP₀₂模的有效折射率最接近，其差值是影响串扰的主要因素；该结构中LP₂₁模和LP₀₂模的最小模间折射率差为1.5×10^-3，是同等条件下传统阶跃结构的1.88倍，少模光纤中的模间串扰问题得到有效缓解。

设计了带有保护环结构的平面型 24×1 InGaAs线列短波红外探测器，利用 n-i-n＋型 InP/In0.53Ga0.47As/InP外延材料闭管扩散制备了平面型探测器。LBIC测试显示光敏元没有明显扩大，保护环起到了有效的隔离效果；I-V测试表明器件的优值因子 R0A约 4.2×106 .·cm2，在－0.1 V反向偏压下的暗电流密度约 22 nA/cm2，拟合得到的理想因子接近 1，说明正向电流成分主要为扩散电流；在室温 20℃，器件的响应光谱在 0.9～1.68 μm波段范围，其平均峰值电流响应率为 1.24 A/W，平均峰值探测率为 3.0×1012 cm·Hz1/2/W，量子效率接近 95%，响应的不均匀性为 2.63%。