提出了一种基于多芯光纤的马赫-曾德尔干涉仪，其由单模-多芯-多模-单模光纤拼接而成，其中多模光纤充当耦合器，单模光纤与多芯光纤错位熔接形成不对称结构。实验研究了干涉仪的弯曲应变与轴向应变特性。实验结果表明，当干涉仪弯曲时，干涉仪透射谱波长发生线性漂移。利用波长变化可调解出弯曲的曲率大小，并且最大弯曲曲率灵敏度为-16.88 nm/m^-1。当干涉仪向0°和180°方向弯曲时，波谷波长漂移方向相反，由此可初步判断弯曲方向。此外，干涉仪对轴向应变也有较好的敏感性，利用测得的弯曲曲率与轴向应变灵敏度构建测量矩阵，可实现弯曲曲率与轴向应变的同时测量，并消除交叉敏感。

为了提高光纤弯曲传感器的灵敏度, 增大线性范围, 降低成本, 本文提出一种基于深度神经网络分类塑料光纤弯曲角度及方向的方法。使用进行侧抛增敏处理的塑料光纤, 在光纤输出端采集不同弯曲角度的散斑图。制作了包含五类弯曲角度的数据集一以及包含七类弯曲角度的数据集二, 在预处理图像数据之后, 利用多层卷积神经网络对散斑图像进行卷积和池化处理, 得到散斑图像的特征图, softmax分类器用来得到分类准确率, 最后对两种不同卷积神经网络模型的分类效果进行对比。结果显示: 数据集一光纤弯曲的角度间隔为5°时分类准确率达到了96%, 理论和实际分析结果表明该方案识别率较高, 基于该方法有望实现一种简单、高效的光纤弯曲传感器。

提出并制作了一种弯曲形变与应力拉伸可区分测量的全光纤敏感元件。全光纤敏感元件使用193nm ArF准分子激光器在单模-色散补偿-单模的干涉上刻写光栅, 组成光栅和迈克尔逊干涉的并联结构。分析了光纤敏感元件对弯曲和应力拉伸的响应机理。对光纤敏感元件进行了弯曲和拉伸测试, 实验结果表明: 在0～1.4m-1曲率下, 1524.27nm处干涉波谷的弯曲灵敏度为4.53dB/m-1, 线性度为0.991,光栅布拉格谐振峰处的能量基本不发生变化; 在0～500με拉伸形变范围内,1524.27nm处干涉波谷的形变拉伸灵敏度为-1.02pm/με, 线性度为0.979。布拉格谐振模式的形变拉伸灵敏度为0.615pm/με, 线性度为0.990。所提光纤敏感元件能够区分测量弯曲形变和应力拉伸, 其在工业应用具有较好的前景。

采用纤芯间距为38.78 μm的国产多芯光纤设计了一种光纤弯曲传感器.该多芯光纤弯曲传感器由长度为1 m的七芯光纤与单模光纤拼接制成，多芯光纤弯曲时，相邻的纤芯发生模式耦合.在传感器一侧，将宽带光注入到位于多芯光纤中心的纤芯，用光谱分析仪测量带有曲率信息的频谱，获得弯曲传感器的透射谱波长偏移与弯曲曲率半径的关系.结果表明：多芯光纤弯曲半径越小，弯曲曲率越大，串扰越明显.

设计并研制了一种新型的基于迈克尔逊干涉的光纤弯曲传感器.该光纤弯曲传感器由两根光纤组成的光纤带固定于弹性弯曲结构上来产生迈克尔逊干涉信号，用光纤折射率匹配液填充微型腔,并施加音频振荡信号对相位干涉信号实现低频调制.采用相位生成载波技术对相位干涉信号进行调制和解调，实现了对曲率变化高精确度的检测.实验测试了该光纤弯曲传感器的相位干涉信号与光纤带弯曲曲率的关系，并与理论分析对比.结果表明该光纤弯曲传感器具有43.96 rad/m－1的灵敏度及0.004 m－1的高分辨率.