依据包层模有效折射率的概念及包层模场的光功率密度分布, 重新审视了镀膜长周期光纤光栅“模式转换”现象, 对“模式转换”给出了新的物理图像.通过修正镀膜长周期光纤光栅包层模有效折射率的范围, 指出有效折射率呈现的台阶式增长是各次包层模自身属性的反映, 不存在高次模式替代低次模式的过程, 并将“模式转换区”重命名为“模式垒区”.通过分析包层模场的光功率密度分布, 指出“模式转换区”较低次包层模式进入薄膜层传输说法的不合理性.研究表明, 当薄膜厚度达到一定厚度时, 包层模场光功率分布将愈加集中在薄膜层内部, 但并非沿着薄膜层传输.讨论了镀膜长周期光纤光栅传感器薄膜参数优化的问题, 在修正的包层模有效折射率范围和未修正的包层模有效折射率范围的情况下分别进行优化, 并对优化结果进行比较, 结果表明两种情况下的优化结果存在较大的偏差.从机理上解释了修正薄层模有效折射率范围后的优化结果的正确性, 为设计高灵敏镀膜长周期光纤光栅传感器提供了新的理论指导.

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。

利用长周期光纤光栅（LPFG）中的双峰谐振效应，结合表面等离子体共振（SPR）传感器的高灵敏度，提出了一种新型镀金属光纤光栅液体浓度传感器。采用双包层结构模型和耦合模理论，分析了镀金属长周期光纤光栅双峰效应的谐振特性，环境折射率的传感特性以及金属膜厚对双峰LPFG灵敏度的影响。实验上制作了具有双峰效应的镀银膜长周期光纤光栅，并进行了NaCl盐溶液浓度的监测实验。结果表明，随着盐溶液浓度的增大，双峰谐振峰相互远离，各自向短波和长波方向偏移。选择银膜厚为103 nm的光纤光栅传感器，对溶液折射率分辨率可达1.8×10-5。进一步通过与基于双峰效应的无镀膜光纤光栅和普通单峰光纤光栅的盐溶液传感实验的比较，表明基于双峰效应镀金属长周期光纤光栅传感器对溶液浓度的监测灵敏度明显高于前两者。