光纤布喇格光栅(FBG)因其响应速度快和准分布式测量等优势广泛应用于氢气测量领域。为进一步扩大氢气浓度测量范围, 提出一种基于介孔型掺铂三氧化钨(Pt/WO3)粉末的FBG氢气传感器, 并级联一个FBG传感头用以温度补偿。实验结果表明: 将氢气浓度从0递增到32%, FBG的中心波长最大飘移量为320 pm, 响应时间约为10 s, 并且在0~14%氢气浓度范围内有较好的线性关系, 灵敏度为11.69 pm/%H2, 可以实现准分布的氢气浓度传感。

提出了一种测试电沉积应力演变的方法.其机理为当带金属包层的布喇格光纤光栅为阴极进行电沉积时, 在沉积应力作用下, 布喇格光纤光栅的中心波长将发生漂移, 以此可推知沉积应力的大小.测试中首先利用光纤光栅解调仪记录电沉积应力作用下的布喇格光纤光栅中心波长的偏移量, 并将整个沉积时间分成小的时间段;然后依据沉积速度和标定的不同沉积厚度下的布喇格光纤光栅应力灵敏度, 计算出每时间段的应力值;最后将各时间段应力累加以获得累积应力随时间的演变.以电镀镍为例, 使用涂覆有化学镀镍磷金属包层的布喇格光纤光栅传感器, 进行电沉积应力测试, 测试表明：当测试镍镀层厚度小于50 μm时, 传感器灵敏度大于7pm/MPa, 准确度大于0.14 MPa;在6 000 s的电镀时间内, 累积压应力为173.049 9 MPa.

设计了一种基于焦耳热的新型光纤布喇格光栅电压传感器以用于小电压的精确监测.实验中通过真空蒸镀法在光栅周围镀上一层金属镍, 并将光栅密闭封装在充满气凝胶的铜管中.电压传感通过所镀金属镍层在通电过程中产生的焦耳热引起栅区温度升高, 导致光纤光栅反射谱中心波长漂移, 从而实现电压与光纤光栅中心波长漂移量的变换.实验表明, 封装后的直流电压灵敏度达到520 pm/V2, 并可用于较低频率的交流传感, 且系统结构简单、精度高、易于实现.

利用布喇格光纤光栅传感器对应变和温度同时敏感的特性，根据应变和温度导致光栅中心波长变化趋势及规律的不同，在光纤光栅围栏入侵监测系统中，从信号时域、频域提取的多方位特征对周界入侵和火灾发生等威胁安全事件进行智能识别和报警.在光纤光栅围栏防入侵功能基础上，无需做任何硬件封装的改变，也无需另外增加温度敏感光缆和集成其他温度监测系统，即可同时达到火灾监测的目的，实现防火和防入侵的同步预警.处理结果验证了该方法的有效性.

采用两级解调的方法，优化了WDM／SDM光纤光栅传感复用系统的解调规则，探索了采用双解调系统，同时对光纤光栅传感阵列进行解调以提高传感系统解调速度的方法．在系统设计中采用Petri Net理论来解决多解调系统协调运行的问题．通过构建双解调四通道的布喇格光纤光栅应变传感复用系统验证了多解调复用技术的可行性，采用排队论理论，模拟仿真了双解调系统的性能．理论分析和实验表明双解调系统的平均等待时间比传统的解调方法的平均等待时间低一个数量级．

为克服目前传感应用领域借用传感性能并不优异的通信用光纤光栅的不足,在总结传感用光纤光栅制作技术的特点和要求基础上,对近年来传感用光纤光栅的制作技术进行了系统回顾,具体分析了耐高温、高机械强度、增敏/去敏等常见传感用布喇格光纤光栅的写入技术以及紫外曝光、机械变形、红外激光逐点写入等传感用长周期光纤光栅的制作方法,最后对传感用光纤光栅制作技术的发展方向进行了预测.

对用于制作光纤光栅的Talbot干涉仪进行了分析.当考虑准分子激光器的空间相干性和时间相干性时,几何光学中的光线法并不能给出Talbot干涉仪干涉场的真实强度分布情况,而通过光的电磁理论,则可以提供对干涉场的详细?枋?基于电磁理论,建立了一个Talbot干涉仪干涉场计算模型,并首次将Talbot干涉仪的反射镜转角作为模型计算参数加以考虑,随后进行了一系列的计算.计算结果显示了干涉场的分布,同时表明空间相干性对Talbot干涉仪的近场干涉和远场干涉影响都很大,其中远场干涉对空间相干性的要求更严格,且对于远场干涉,反射镜转角的影响不可忽视.

介绍了一种基于布喇格光纤光栅技术的位移测量方法。利用宽带光源经不同的布喇格光栅得到一种由温度稳定器控制波长稳定性的合成光源。由于系统设计的合成光源波长比常规光源的波长长，所以允许的光程差测量范崮提高了几百倍，从而使得布喇格光纤光栅的波长准确性提高了干涉仪位移测量的准确性。此外，利用光外差法马赫一曾德尔干涉仪进行了位移测量实验，得到了很好的效果。

采用匹配光纤光栅设计了一种结构简单的振动信号无源监测装置.该装置利用悬臂梁调谐技术能够将微小振动信号转化为光电探测器可探测的光强信号,利用示波器实现实时监测.实验中对振幅为3 mm的简谐振动信号进行了监测,测量结果与振动频率一致,可测量7～20 Hz的振动,信噪比不低于14.9 dB.监测频率受限是因为悬臂梁的性质,如采用金属材料或者采用齿轮组对转子进行减速,该装置可探测更高的频率.

本文在理论分析基础上，用一种新颖的波长扫描光源，并采用自相关、波长解调装置，实现了宽带光纤光栅透射谱的测量。实验结果与精密光谱仪测量比较，误差小于5%，并与理论分析较好地符合。