针对基于SPR效应的两类典型光纤型传感器: 传统型包层腐蚀的镀金属多模光纤传感器、新型镀金属单模光纤光栅传感器, 指出其不同的SPR模型处理方法及传感特性。首先, 根据传统型SPR光纤传感器的结构特点, 利用平板SPR理论给出反射谱特性, 同时指出并证明薄膜光学理论在平板SPR结构中与平板SPR理论的等价性。其次, 针对新型SPR光纤光栅传感器结构特点, 依据模式耦合思想, 结合SPW模式特征, 提出了光纤光栅SPR结构的理论处理方法, 得到了镀金膜三包层LPFG结构的透射谱。最后, 对基于SPR效应的两类典型光纤型传感器的传感特性进行了比较分析, 结果表明, 两类传感器对环境折射率均具有较高的分辨率, 但新型光纤光栅SPR传感器的分辨率高出传统SPR光纤传感器3个数量级。

利用镀自组装薄膜的双峰谐振长周期光纤光栅（LPFG）实现了高灵敏的折射率传感，给出了提高镀膜双峰谐振光纤光栅对环境折射率（SRI）灵敏度的途径。确定最佳镀膜厚度，使光纤包层模位于模式转换区附近；调整光纤半径，使镀膜后光栅的双峰位于相位匹配转折点(PMTP)附近，给出了确定最优膜厚和光纤半径的方法。将不同半径的双峰光栅镀自组装聚丙烯胺盐酸盐(PAH)/聚丙烯酸 (PAA)薄膜后，放入不同浓度的葡萄糖溶液中进行折射率传感实验。结果表明：通过优化光纤半径和薄膜厚度，镀膜后工作于模式转换区附近和PMTP附近的双峰光栅对1.333~1.372范围内折射率的灵敏度高达3985 nm/RIU（RIU为单位折射率），明显高于不在模式转换区或PMTP附近的光栅，亦高于已报道的非双峰镀膜长周期光纤光栅。

光纤腐蚀传感器（FOCS）是近年来腐蚀监测传感器的研究热点，以其轻巧简便、抗电磁干扰和可分布式测量等优点使其具有诱人的应用前景。对金属腐蚀机理作了介绍，给出了几种常见的光纤腐蚀传感器的检测方法，阐述近年来光纤腐蚀传感器的最新进展，对未来光纤腐蚀传感器的发展趋势作进一步展望。

利用长周期光纤光栅(LPFG)的双峰谐振效应，结合LPFG 传感器工作于近相位匹配转折点(PMTP)附近的高灵敏度，提出了一种新型的长周期光纤光栅应变传感器的设计方法。利用LPFG 相位匹配条件，分析了长周期光纤光栅近PMTP 附近的双峰谐振特性、应变传感特性，发现双峰波长间距对微小应变具有很高的响应度和线性度。进一步讨论了光栅结构参数和包层直径对双峰LPFG 应变灵敏度的影响，发现光栅周期对该传感器的应变灵敏度、线性度和应变测量范围具有很大的影响；光栅长度对谐振峰高度和宽度有较大影响，直接关系到传感器寻峰精度；通过增大包层直径，可以进一步增大应变灵敏度。结果表明，通过选取适合的光栅结构参量和包层半径，该传感器应变灵敏度可比一般长周期光纤光栅应变传感器的应变灵敏度提高2 个数量级。这为设计高应变灵敏度双峰谐振LP?FG 应变传感器提供了结构优化的理论支持。

通过理论模拟和实验研究了级联倾斜长周期长纤光栅(CTLPFG)的传输谱特性。基于耦合模理论和传输矩阵法，分析了级联长度、级联位置、级联个数和光栅倾角对级联倾斜长周期光纤光栅传输谱的影响：级联长度和级联位置对CTLPFG 和级联长周期光纤光栅(CLPFG)传输谱的影响是一致的；随着光栅倾角的增大，CTLPFG 的二阶包层模对应的损耗峰增强，三阶包层模对应的损耗峰变化不明显，且二阶包层模显著强于三阶包层模，二阶模的传输谱对60 °以上的光栅倾角的变化很敏感；级联段数的增加可以明显增加通带的宽度，且通带宽度与级联段数呈很好的线性关系(回归系数为0.9988)，表明CTLPFG 在双峰滤波器中有良好的应用价值。实验上，利用逐点写入法刻制了CTLPFG，通过实验结果和理论模拟结果的比较分析，发现实验和理论结果表现出较好的一致性。

基于耦合模理论，研究了镀金属两层膜系长周期光纤光栅（LPFG）的模式转换及其折射率响应特性。从表面等离子体共振(SPR)的激励条件和模式转换发生条件出发，指出镀金属两层膜系LPFG中的SPR和模式转换不会同时发生，在此基础上分析了镀金属两层膜系LPFG包层模有效折射率随敏感薄膜厚度的变化，发现镀金属两层膜系LPFG的模式转换区域比镀膜LPFG的转换区域要宽，且模式转换区域内第一次转换时的有效折射率变化斜率比镀膜LPFG的大，意味着在该区域其对敏感膜层的变化有更高的响应。考察了金属薄膜厚度对镀金属两层膜系LPFG包层模有效折射率的影响，结果表明，随着金属薄膜厚度的增加，第一次转换时有效折射率的变化斜率逐渐增加。分析了第一次转换时镀金属两层膜系LPFG透射谱对敏感薄膜折射率变化的响应特性，结果表明，镀金属两层膜系LPFG传感器对敏感薄膜折射率的灵敏度明显高于镀膜LPFG，对敏感薄膜折射率的灵敏度的分辨率可达10-6。

提出一种基于波分复用(WDM)的长周期光纤光栅（LPFG）光化学多参量传感技术。利用均匀LPFG相邻级次包层模耦合谐振峰间的波长间隔，通过设计不同传感单元LPFG的光栅周期，进一步通过包层腐蚀或镀膜调整各LPFG特征峰位置，使各LPFG的特征峰在观察波长范围内相互错位。前一个LPFG激发的包层模不能传输到下一个LPFG，不同参量变化引起的各LPFG特征峰移动相互独立，通过考察系统输出复合谱中各特征峰的偏移可得各参量值。实验中利用镀聚炳烯胺盐酸盐/聚丙烯酸(PAH/PAA)薄膜LPFG、薄包层LPFG和镀TiO2/SnO2复合薄膜LPFG组成多参量传感系统，实现了对pH值、NaCl溶液浓度和相对湿度(RH)三个参量的传感。基于WDM的LPFG光化学多参量传感原理与结构简单，各LPFG的结构设计可独立进行，适用于对多个光化学环境参量的分布式测量。

基于耦合模理论，根据镀膜长周期光纤光栅（LPFG）包层模有效折射率随膜层参数的变化，指出了模式转换区的划分及特点，考察了模式转换区及其附近LPFG透射谱折射率的响应特性。从传感器设计角度，进一步针对波长偏移和透射率两种检测类型，给出了两类灵敏度的定义，讨论了模式转换区及其附近灵敏度随薄膜参数与光栅参数变化的关系，通过优化设计，给出了高灵敏度对应的最佳设计参数带及区域。结果表明，选择合适的膜层参数与光栅参数，利用波长偏移和透射率两种检测方法，该传感器对薄膜折射率的分辨率均可达10-7以上，且模式转换区适合于制作波长偏移型的传感器，模式转换区附近则适合用于制作透射率型传感器。

基于耦合模理论，研究了镀吸收型薄膜长周期光纤光栅（LPFG）的模式转换及其折射率响应特性。讨论了镀膜LPFG包层模有效折射率随薄膜厚度的响应特性，从模场分布和波导传输本质上统一了模式转换与模式跳变两种表述。在此基础上分析了镀吸收型薄膜情形下LPFG包层模有效折射率实部与虚部随膜厚及薄膜折射率的变化，给出并解释了高阶和低阶包层模发生的一步、二步模式转换情况，进一步考察了薄膜消光系数对模式转换区域的影响。结果表明，薄膜消光系数对模式转换区域变化的影响很小。最后研究了转换区及其附近区域的镀吸收型膜LPFG透射谱的折射率响应特性，发现靠近模式转换区相较于模式转换区，LPFG对薄膜折射率分辨率高出近一个数量级，而模式转换区域采用简易的透射率相对变化进行检测，对薄膜折射率的分辨率也高达10-5以上。

The design of a tunable metal-coated long-period fiber grating (LPFG) filter based on the material dispersion consideration is presented. The tuning of the resonant wavelength can be achieved by heating the metal layer. Based on the coupled mode theory, the influences of the material dispersion on the transmission spectrum of the metal-coated LPFG are studied. There is a special grating period for a specific cladding mode; when the grating period is less than or equal to the special grating period, the material dispersion has weak influence on the resonant wavelength. Under such condition, the attenuation band depth corresponding to the specific cladding mode has excellent stability while the temperature changes, thus improving the filtering performances of the tunable loss filter. Further, experimental results demonstrate the validity and feasibility of the proposed tunable filter.