多芯光纤光栅形状传感技术利用空分复用以及应变监测的优势，结合不同的栅点布设方案，实现待测对象的连续曲率和形状传感。首先介绍了多芯光纤光栅曲率和挠率传感原理，提出采用齐次矩阵变换的三维重构算法实现光纤的三维形状重构。为了探究不同光栅密度对实验精度的影响，利用算法编程模拟了不同光栅间距下的三维形状重构精度，依据模拟仿真的结果，建立了不同光栅间距与三维重构误差之间的关系。三维形状传感实验使用光栅间距为10 cm和5 cm的七芯光纤光栅串。实验结果表明，最大误差出现在尾点处，分别为2.56 cm和1.15 cm，占全长的3.2%和1.4%，平均误差为1.32 cm和0.62 cm，占全长的1.7%和0.8%。实验结果与仿真值比较接近，说明可以依据仿真结果对不同光栅间距下的三维形状误差进行预测。结合具体的应用场景合理配置测点资源，在较低的成本范围内实现高性能的检测。

设计基于钽基氢气传感薄膜的新型光纤氢气传感系统，采用本征具有3~4 nm平坦区域的放大自发辐射光源作为传感光源，利用相位掩模法在单模光纤中刻写中心波长位于光源平坦区域的高反射率光栅，采用磁控溅射方法在单模光纤端面沉积40 nm Ta_0.88Pd_0.12~10 nm Pd~6 nm Pt~40 nm PTFE多层纳米复合薄膜制备微反射镜型氢气传感探头。高反射光栅的反射峰强度（I₁）几乎不受氢气传感薄膜反射率影响，其峰值作为参考信号；高反射光栅附近的背底强度（I₂）受氢气传感薄膜反射率影响，其强度作为传感信号。通过高反射光栅的反射峰强度（I₁）与背底光强度（I₂）的比值监测氢气浓度，可以大幅提升系统信噪比。利用氮气作为载气对传感探头进行氢敏性能测试，实验结果表明传感探头具有较好的重复性和稳定性，并且在低浓度氢气下传感探头灵敏度较好。该传感探头具有在无氧环境下监测氢气浓度的潜力。

罐道在煤矿生产中发挥着重要作用，因此，必须对煤矿罐道进行安全检测，保证其形变范围在正常范围内，避免影响煤矿的安全生产。为了解决目前我国煤矿罐道检测方法中存在的精度不高，操作繁琐的问题, 研究了一种基于二维激光扫描技术的罐道检测算法，可以通过该算法计算出两根罐道之间的缝隙、错位，以及单根罐道的磨损，并将此算法写入进上位机软件中。在实验室的环境下，该算法的可重复性较好，同时在实际煤矿的实验中，该算法的识别准确率达到了62.5%，对算法进行改进后，识别率提高到了87.5%，验证了该算法具有较好的实用性与可靠性。相比于传统方法，该方法操作简单，同时具有较高的测量精度，将该方法应用于煤矿罐道检测中，将有效提高煤矿的生产安全性，具有较大的推广应用价值。

Co-TiO₂纳米复合薄膜作为一种新型自旋电子材料, 由于具有良好的生物相容性, 近年来受到广泛关注。但在制备过程中, 磁性金属Co处于氧化气氛, 容易部分氧化, 从而影响薄膜的隧道磁电阻性能。为了抑制磁性金属的氧化, 提高金属态含量, 本研究通过强磁靶共溅射法制备了Co-TiO₂纳米复合薄膜。该方法采用的强磁靶头, 磁场强度高、分布均匀, 可以提高溅射粒子的能量和溅射速率, 降低因高能粒子碰撞而发生氧化的概率。因此强磁靶共溅射法能明显抑制金属Co的氧化, 提高纳米复合薄膜的自旋极化率。所制备的Co-TiO₂纳米复合薄膜主要由非晶态的TiO₂基体和分散其中的Co颗粒组成。通过调节金属Co颗粒尺寸和分布状态, 在电学上实现了金属态向绝缘态转变, 在磁学上实现了铁磁性向超顺磁性转变。Co含量为51.3at%时, Co-TiO₂纳米复合薄膜表现为高金属态和高电阻率, 并且实现了高达8.25%的室温隧道磁电阻。强磁靶共溅射法使Co-TiO₂纳米复合薄膜的室温磁电阻性能得到了进一步提高, 这对于磁性金属—氧化物纳米复合薄膜的研究有着重要的意义。