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波长交错器(Interleaver)在密集波分复用系统(DWDM)中有很重要的应用前景。它的采用可大大降低系统升级的成本和对超窄带滤波器的严格要求,已经引起了广泛的关注。本文结合天津市自然科学基金重点项目,提出一种性能优良的新型波长交错器——基于高双折射光纤环镜的Sagnac干涉仪型波长交错器,它具有许多优异的特性,如偏振无关、极低的色度色散和偏振模色散、平顶带宽、全光纤化、中心波长可调谐等,从而具有广泛的应用前景。本文以Jones矩阵理论为基础构建了高双折射光纤环镜的Sagnac干涉仪的理论模型,以此为出发点,进行了大量数值模拟和实验研究,在此基础上研制出了BFSI-I型波长交错器,制作了样机,并通过了鉴定。本文的主要工作内容如下:第一,以Jones矩阵理论为基本理论,对一阶高双折射光纤Sagnac干涉仪进行了严格系统地理论推导,数值模拟和实验证明本文的结论更准确合理的描述了实验现象。第二,在一阶高双折射光纤Sagnac干涉仪理论推导的基础上对高阶高双折射光纤Solc-Sagnac和Lyot-Sagnac干涉仪模型进行了理论研究和大量的数值模拟。第三,以一阶高双折射光纤Sagnac干涉仪为基本单元构造了一阶HBFSI型波长交错器,详细地推导了其传输函数并进行了实验验证,数值模拟和实验结果表明一阶HBFSI型波长交错器的奇偶信道输出谱型为余弦型且稳定性良好,信道隔离度达到25dB。第四,以三阶高双折射光纤Solc-Sagnac干涉仪为基本单元构造了一种具有平顶通带的三阶HBFSI型波长交错器,数值模拟和实验结果表明该HBFSI型波长交错器的信道隔离度超过28dB,和一阶HBFSI型波长交错器输出光谱相比通带宽度@0.1dB展宽了65%。对于100GHz的三阶HBFSI型波长交错器,其通带宽度@0.5dB为0.22nm,信道隔离度为30dB,基本符合通信要求。第五,研究了耦合器的功率耦合比和输出端口反射对HBFSI型波长交错器传输性能的影响,讨论了HBFSI型波长交错器的中心波长调谐、偏振无关特性和稳定性,分别进行了理论分析和实验验证。第六,研究了光纤色散测量的方法,并对波长交错器进行了色度色散和偏振模色散的测量,为进一步进行色散研究奠定了基础。