保偏光纤在光纤通信、光学器件和光纤传感等领域有着广泛的应用,并且具有大量的市场需求。其中,基于保偏光纤的光纤激光武器和光纤陀螺在军事领域具有不可估量的实用潜能,因此,保偏光纤成为了国内外的研究热点。本文从保偏光纤的设计、制备、测量以及应用等方面展开了相关研究。(1)保偏光纤的参数测量。本文对保偏光纤测试原理进行了调研和分析,搭建了相关测试平台,实现了对保偏光纤拍长、双折射、消光比以及偏振串音等参数的测量。(2)新型保偏光子晶体光纤的设计、制备以及应用。本文提出并制备了一种新型微结构纤芯光子晶体光纤,即在椭圆纤芯中增加一排亚微米级的空气孔,提高了光纤的双折射值,改变了两个偏振基模的色散特性。通过有限元法数值模拟了该光纤的双折射、非线性和色散等特性,并优化了结构参数。利用二次拉丝的方法实现了对该结构光纤的拉制。使用脉宽为15 ps重频为45 MHz的激光泵浦该光纤,通过调节泵浦激光入射的偏振方向,实现了可调谐的宽带超连续谱。当脉冲偏振方向沿着主轴入射时,得到了800 nm到1500 nm的线偏振超连续谱,输出谱的消光比为21.2 dB;当脉冲偏振方向主轴呈45°时脉宽达到最小值。维持泵浦脉冲功率不变,仅改变脉冲入射的偏振方向,能够实现300 nm谱宽可调谐的超连续谱。(3)双包层掺镱保偏光纤的设计、制备以及相关测试。双包层掺镱保偏光纤是研制高功率光纤激光器的关键元器件,输出激光具有高功率、高斜效率的特点,并且可以进行相干合束,广泛应用在激光武器等军事领域。本文分析了双包层掺镱保偏光纤的工作原理,建立了应力模式,并设计了光纤的结构参数。根据设计结果,采用MCVD工艺及溶液掺杂技术制备了对应的双包层掺镱光纤预制棒。研究了预制棒和应力棒的制备及加工处理工艺。优化拉丝条件,改善拉制工艺,制备出了拍长为3.74 mm、双折射值为2.83×10-4的双包层掺镱保偏光纤。利用该光纤搭建激光器,当泵浦功率为17.88W时,激光输出功率为11.34 W,斜效率γ=65.5%,输出激光的消光比为20.9 dB。