该文介绍了一种灵敏度较高的Mach-Zehender干涉温度传感器，在单模光纤之间嵌入一段保偏光纤，并通过重叠挤压放电方式形成反向凸起锥，形成单模光纤-保偏凸锥形光纤-单模光纤结构的传感器，凸锥结构增加了包层模式的能量，提高了传感器透射谱对比度。实验证明，当保偏光纤长度为2.5 cm时，在30~70 ℃内温度灵敏度达到最大值126.45 pm/℃。此外，该文通过计算不同偏振模式及相应的模式传播常数，分析得到参与模式干涉的主要成分，从而验证了温度灵敏度测试的精准度。此结构的传感器具有结构紧凑、尺寸小、制作工艺简单的特点，可被应用于温度传感测量。

为了测量液位在警戒值附近变化的情况, 采用新款光纤熔接机制作了一种基于锥形结构的长周期光纤光栅测量液位的光纤传感器, 对传感器进行了理论分析, 搭建了液位传感实验系统, 根据传感器对外界环境的折射率灵敏度, 测量浸没在液体中的光纤长度。结果表明, 在0 mm~12 mm的液位测量范围内, 光纤液位传感器的峰值波长灵敏度和透射功率灵敏度分别是0.700 nm/mm和1.377 dB/nm。该传感器对液位变化测量较为准确, 且采用刻栅方式可有效解决传统长周期光纤光栅中存在的非对称模耦合和偏振依赖性高等问题, 同时具有制作简单、成本低和应用前景广泛等优点。

该文设计并制作了一款简易的拉锥空心光纤的高灵敏度传感器, 通过实验测量了其温度与应力特性。首先利用光纤熔接机在两段标准单模光纤之间熔接一段空心光纤, 再对准空心光纤中间位置进行放电, 同时运用两个步进电机在单模光纤两端施加一定的拉力, 这导致法布里-珀罗干涉仪转换为马赫-曾德尔干涉仪。实验结果表明, 此拉锥过程使光纤传感器的温度灵敏度从理论值0.85 pm/℃提升到69.1 pm/℃, 约提升了81.3倍, 轴向应变灵敏度最高可达3.6 pm/με。该器件具有体积小、结构简单和灵敏度高等特点, 在航空航天、医疗监测等领域具有广阔的应用前景。

该文基于多模与熊猫光纤耦合设计了一款新型马赫-曾德尔干涉仪传感器, 该传感器对温度和轴向应变均较灵敏, 在温度或应变变化时, 传感器透射谱谐振峰波长发生线性漂移, 通过考察谐振峰波长偏移量来感知应变与环境温度。实验结果表明, 测得最大温度灵敏度为65.45 pm/℃, 最大应变灵敏度为-1.9 pm/με。利用传感器透射谱谐振峰两个波谷的温度和应变灵敏度构建测量矩阵, 实现了温度与应变的同时测量, 消除了交叉敏感。

为了满足光纤通信市场对各类光纤熔接机产品的需求, 从产品模块化的角度设计了光纤熔接机基础平台。结合系统框图给出了基础平台的总体设计方案, 并对基础平台的主要组成进行了详细的介绍, 然后描述了验证测试方案以及测试结果。试验结果表明: 该方案合理可行, 满足各类光纤熔接机产品快速响应市场的需求。

从光纤预制棒、光纤拉丝炉、光纤熔接等方面阐述了低熔接损耗环保型单模光纤研制过程。主要从原材料以及反应原理角度出发, 探索了无氯环保型光纤预制棒的开发过程；同时从拉丝炉的气流场进行分析, 完成了光纤拉丝炉的开发, 该拉丝炉可用于直径不均匀光棒的拉丝, 光纤丝径的3σ值稳定在0.186 5左右。最后进行了熔接试验, 研制出光纤的双向熔接平均值不管在1 310 nm还是在1 550 nm, 均在0.03以下, 顺利完成了低熔接损耗环保型单模光纤的研制。

梯度折射率(Gradient-index,GRIN)光纤探头是一种全光纤型超小光学镜头, 在心血管等狭小空间组织内窥影像检测中具有广阔的应用前景。但其发展一直缺少系统的理论体系。本文讨论探头设计、制作和性能测试等方面的关键问题。基于GRIN光纤探头聚焦性能的特征参数, 对解析设计方法与数值仿真设计方法进行比较分析。针对超小GRIN光纤探头的制作难题, 研究一种光纤熔接和切割的高精度一体化集成装置, 描述GRIN光纤探头的制作方法。此外, 分析了超小GRIN光纤探头聚焦性能检测的方法及装置。本文为超小GRIN光纤探头的设计、制作及性能测试提供了一个方法体系。

在单模光纤(SMF)中接入一段硬塑料包层光纤(HPCF)，构成一个全光纤Mach-Zehnder干涉仪，利用该干涉仪制备出一种可同时测量温度和折射率的光纤传感器。由于SMF纤芯和HPCF纤芯直径不匹配，通过HPCF的透射光会产生干涉谱，干涉谱随外界环境温度与折射率的变化而变化，从而可实现温度与折射率的测量。实验结果表明：利用该传感器测量温度与折射率的灵敏度分别达到了13.3 pm·℃-1和52.56 nm·(RIU)-1。该传感器具有体积小、结构简单、制作容易和灵敏度较高等特点，特别适合在电噪声环境中工作。

为了提高高功率光纤激光器中大模场双包层光纤的熔接质量, 采用NUFERN 20/400μm双包层光纤搭建了光功率对准系统, 对大模场双包层光纤中存在包层光以及纤芯中只有基模和存在高阶模时光纤径向偏移与耦合效率的关系进行了理论分析和实验验证。结果表明, 大模场双包层光纤中包层光和纤芯中高阶模的存在使耦合效率对径向偏移变化的敏感度降低, 滤除包层光和高阶模后耦合效率随光纤径向偏移量呈高斯型变化; 使用光功率对准系统搭建千瓦级双端抽运激光系统, 最大输出功率约1170W, 光光转换效率约73%, 光束质量约1.22, 实现了千瓦级准单模输出。光功率对准技术能够实现待熔光纤的精确对准, 对高功率光纤激光器输出性能的提升有重要意义。