1、隨著元件設計理論和制備工藝技術的不斷完善，光學設備越來越趨向于微型化和模塊化。微納光纖有著尺寸小、低損耗、倏逝場傳輸、柔韌性好等獨特優(yōu)勢，已成為如今光學領域的一大研究熱點。另一方面，光纖傳感技術憑借其高靈敏度、抗電磁干擾、易于實現(xiàn)多點復用等突出優(yōu)點，逐漸成為科研與應用領域的熱點課題。其中光纖光柵、光纖干涉儀以及多波長光纖激光器等諸多光學器件以其獨特的結構特性與實際應用潛力在光纖傳感網(wǎng)絡中得到了較多的關注。
　　本論文針對下一代大容

2、量、長距離、高精度光纖傳感網(wǎng)絡中的高靈敏度傳感器、高性能傳感光源等實際應用需求，設計了多種基于微納光纖的法布里-珀羅干涉型諧振結構，深入研究了其光學特性，并實現(xiàn)了基于微納諧振結構的濾波器、折射率/溫度傳感器和可調(diào)諧多波長激光器等關鍵器件。本論文的主要研究工作包括以下幾個方面：
　　(1)概括了微納光纖的發(fā)展史，并詳細介紹了微納光纖在光學傳感和光纖激光器領域的典型應用。建立微納光纖的波導模型，對其結構特性、光學特性及傳感特性進行了詳

3、細的模擬仿真分析，并就其制備工藝進行了深入探討和實驗研究。
　　(2)提出了一種單模光纖布拉格光柵-微納光纖-單模光纖布拉格光柵(SMFBG-MNF-SMFBG)型諧振結構，該諧振結構兼具光纖光柵和微納光纖的光學特性。進行了數(shù)學建模，并通過仿真就不同結構參數(shù)對其光學特性的影響做了詳細分析。針對微米布拉格光柵(MNFBG)制備工藝復雜、效率低等問題，創(chuàng)新性地提出了“SMFBG-MNF-SMFBG”的微法布里-珀羅干涉儀(MFPI)諧

4、振結構，以及“單SMFBG刻寫—中間點熔融拉錐”的簡單制備工藝，得到了高消光比、平坦密集的寬帶濾波譜。
　　(3)進行了基于上述MFPI諧振結構的折射率和溫度的單參量傳感實驗。從理論上全面分析了該結構的折射率和溫度敏感特性，并通過分別追蹤該 MFPI諧振波長及反射帶中心波長的漂移，實現(xiàn)了折射率和溫度靈敏度分別為220.1nm/RIU和11.9pm/℃的單參量傳感。進一步地，充分考慮到 MFPI諧振波長對溫度交叉敏感的影響，再結合M

5、FPI諧振波長及其反射帶中心波長對折射率和溫度變化的不同響應，實現(xiàn)了該MFPI諧振結構的折射率/溫度高精度雙參量傳感。
　　(4)提出了一種級聯(lián)雙薩格奈克(Sagnac)環(huán)型 MFPI諧振結構，該結構可集成于單根微納光纖上。根據(jù)光場耦合理論建立了該結構的等效模型，并就不同結構參數(shù)對其反射光譜性能的影響做出了全面的仿真分析。創(chuàng)新性提出了“火焰加熱拉錐普通光纖—彎曲扭轉(zhuǎn)微納光纖”的制備技術及對該MFPI結構進行“微調(diào)腔長從而改變其濾波

6、特性”的簡單調(diào)諧方法，得到高消光比、寬帶平坦、易調(diào)諧的梳狀濾波譜。
　　(5)搭建了基于上述MFPI諧振結構的多波長激光器，實現(xiàn)了3dB帶寬內(nèi)42個多波長的穩(wěn)定激射，室溫下1小時內(nèi)各波長無明顯漂移，峰值功率波動不超過0.602dB。進一步地，將該MFPI濾波結構應用到可調(diào)諧多波長激光器中，通過改變MFPI結構的腔長，獲得了輸出激光波長個數(shù)從65到21，激光波長間隔從0.065nm到0.173nm的可調(diào)諧輸出；穩(wěn)定性測試實驗表明，室