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随着波长交错滤波技术(Interleaver)在密集波分复用(DWDM)系统中逐渐被应用，大大降低了系统升级成本和对超窄带滤波器件的严格要求，使得波长交错技术越来越受到人们的关注。本论文中首次提出利用高双折射光纤Sagnac干涉仪(HBFSI)为基本单元研制了一种新型波长交错器，它具有偏振无关、稳定性高、输出谱型良好、全光纤化等优点。本文以Jones矩阵为出发点对高双折射光纤Sagnac干涉仪以及基于高双折射光纤Sagnac干涉仪的波长交错器进行了详细系统的理论分析、数值模拟以及大量的实验进行验证，为高双折射光纤Sagnac干涉型光纤器件的进一步研究和实用化奠定了基础。同时，本文还对光纤色散测量、光纤布拉格光纤光栅相位重构、光纤光栅切趾函数进行了相应的理论和实验研究。
本论文的主要工作内容如下：
第一，以Jones矩阵为基本理论，对一阶高双折射光纤Sagnac干涉仪进行了严格地系统理论推导以及数值模拟。
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分析、数值模拟以及大量的实验研究，理论模拟结果与实验结果相吻合。
第三，以一阶高双折射光纤Sagnac干涉仪为基本单元构造一阶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，并进行了HBFSI型波长交错器中心波长调谐的理论分析与实验研究。
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通带平顶的三阶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3dB光纤耦合器的功率耦合比、输出端口反射对HBFSI型波长交错器传输性能的影响，分析了HBFSI型波长交错器的偏振无关特性和稳定性，并分别进行了理论分析和实验验证。
第六，首次提出了一种基于调制光强测量光纤色散的新方法，并且成功测量了单模光纤的色散，得到单模光纤色散@1550nm为17.85ps/nmkm；根据Kramers-Kronig关系提出了一种新型FBG相位重构算法并数值模拟FBG的相位；同时，提出了一种新形式的FBG切趾函数，其切趾效果使得FBG的时延抖动较高斯切趾函数有较大改善。