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光纤光栅是最常见的光学器件之一，基于光纤光栅的光电子器件具有体积小、易集成和易与光纤通信系统相连接等优点，是光网络的重要基础。啁啾相移光纤光栅(PS-CFBG)通过在啁啾光纤光栅(CFBG)上引入相移，使其频谱内打开一个或多个极窄的“窗口”，在多通道窄带滤波方面具有明显优势，能够广泛应用于波分复用、多波长调制以及多参量传感等领域。本论文采用V-I传输矩阵法深入分析了PS-CFBG的频谱特性，并以此为基础研究了基于PS-CFBG的可调滤波器、高能量脉冲激光器及微米量级的精确定位传感器。
主要工作和创新成果如下：
1.利用V-I传输矩阵法建立相移光纤光栅的理论模型，研究结果表明与常见的三种分析方法(传输矩阵法、F-P腔等效法和多层膜法)相比，在理论分析和仿真计算相移光纤光栅的频谱特性上，V-I传输矩阵法在保证计算精度的前提下具有更高的计算效率。
2.研究了基于PS-CFBG和保偏PS-CFBG的两种可调滤波器，其滤波强度、波长、波长间隔和数目可以通过改变相移的大小、位置和数目进行调节，滤波强度达到最大时，滤波器的窄带带宽为最小，理论上可获得的最小窄带带宽低至0.008nm。利用压电陶瓷片在CFBG和保偏CFBG上引入相移，通过调节其驱动电压改变相移量的大小，实现了两种滤波器滤波强度的调谐，为可调谐窄带滤波器的研究提供了一种新的思路。
3.研究并搭建了一种利用压电陶瓷片引入相移的PS-CFBG掺铒光纤环形激光器，在压电陶瓷片上加载直流电压和方波信号，分别得到连续和脉冲激光输出。设置激光器的泵浦功率为107mW，当加载的直流电压为75V时，获得信噪比为60dB的连续激光输出；当加载的方波信号幅度为75V、频率为1kHz和2kHz时，获得能量为1.67μJ和2.77μJ的脉冲激光输出。
4.提出并搭建了一种基于保偏PS-CFBG的双波长掺铒光纤环形激光器，该激光器将压电陶瓷片粘贴于保偏CFBG以实现窄带滤波。当激光器的泵浦功率为135mW、压电陶瓷片的驱动电压为60V时，输出波长间隔为0.384nm、光信噪比大于40dB的双波长激光，且输出的两个波长可以通过腔内偏振态的调节实现单波长输出与切换。
5.研究了一种基于级联CFBG的应变和应变点精确定位传感器，理论研究表明该传感器可实现精确到微米量级的应变点定位。利用压电陶瓷片在级联CFBG上引入微应变，通过调节其驱动电压改变应变量的大小，测得该传感器在单个CFBG上多个应变点和多个CFBG上单个应变点两种级联情况下外界应变改变时的频谱变化，实现应变传感，其最大的应变灵敏度为0.19pm/με。
主要工作和创新成果如下：
1.利用V-I传输矩阵法建立相移光纤光栅的理论模型，研究结果表明与常见的三种分析方法(传输矩阵法、F-P腔等效法和多层膜法)相比，在理论分析和仿真计算相移光纤光栅的频谱特性上，V-I传输矩阵法在保证计算精度的前提下具有更高的计算效率。
2.研究了基于PS-CFBG和保偏PS-CFBG的两种可调滤波器，其滤波强度、波长、波长间隔和数目可以通过改变相移的大小、位置和数目进行调节，滤波强度达到最大时，滤波器的窄带带宽为最小，理论上可获得的最小窄带带宽低至0.008nm。利用压电陶瓷片在CFBG和保偏CFBG上引入相移，通过调节其驱动电压改变相移量的大小，实现了两种滤波器滤波强度的调谐，为可调谐窄带滤波器的研究提供了一种新的思路。
3.研究并搭建了一种利用压电陶瓷片引入相移的PS-CFBG掺铒光纤环形激光器，在压电陶瓷片上加载直流电压和方波信号，分别得到连续和脉冲激光输出。设置激光器的泵浦功率为107mW，当加载的直流电压为75V时，获得信噪比为60dB的连续激光输出；当加载的方波信号幅度为75V、频率为1kHz和2kHz时，获得能量为1.67μJ和2.77μJ的脉冲激光输出。
4.提出并搭建了一种基于保偏PS-CFBG的双波长掺铒光纤环形激光器，该激光器将压电陶瓷片粘贴于保偏CFBG以实现窄带滤波。当激光器的泵浦功率为135mW、压电陶瓷片的驱动电压为60V时，输出波长间隔为0.384nm、光信噪比大于40dB的双波长激光，且输出的两个波长可以通过腔内偏振态的调节实现单波长输出与切换。
5.研究了一种基于级联CFBG的应变和应变点精确定位传感器，理论研究表明该传感器可实现精确到微米量级的应变点定位。利用压电陶瓷片在级联CFBG上引入微应变，通过调节其驱动电压改变应变量的大小，测得该传感器在单个CFBG上多个应变点和多个CFBG上单个应变点两种级联情况下外界应变改变时的频谱变化，实现应变传感，其最大的应变灵敏度为0.19pm/με。