随着应变、温度、振动等分布式光纤传感技术的不断深入发展和产品化程度的不断推进，人们越发意识到分布式横向压力光纤传感的重要性，尤其是准分布式光纤光栅等压力传感器在某些重要应用领域的不足越发凸显，对分布式横向压力光纤传感的研究更加迫在眉睫。与其他参量的分布式光纤传感技术相比，分布式横向压力光纤传感基础技术不足、存在机理瓶颈，参量转换的间接测量方法存在复杂度高、准确性差、难以实用化等显著问题。本文在综述前人所开展的分布式压力光纤传感技术原理和存在问题的基础上，重点讨论近些年本课题组在基于偏振分析的分布式横向压力光纤传感方面率先开展的工作和取得的研究成果，主要集中在基于保偏光纤偏振串扰分析和单模光纤分布式全Mueller矩阵偏振分析的分布式横向压力光纤传感涉及的测量与解调系统、传感介质、系统性能及典型应用等方面，也对分布式横向压力光纤传感未来的发展方向与前景进行了展望。

提出了一种基于微波光子滤波器的高分辨率光纤横向负载传感器。与传统的基于光谱分析的光纤传感器不同,本传感器的信号解调是在微波域内完成的。其工作原理是利用保偏光纤光栅(PMFBG)构建偏振稳定的双波长光纤环形激光器,微波信号经电光调制器调制到激光器输出的光波上,借助长距离光纤形成的时延,形成一个两抽头的微波光子滤波器。理论和实验研究表明,该滤波器的频率响应与PMFBG上所受的横向压力之间存在线性关系,通过测量滤波器的微波谐振频率的变化,即可还原出待测横向压力的大小。实验获得了9.87 MHz·N ^-1的高灵敏度,实验结果与理论分析一致,证实了该方法的可行性。

由于在灵敏度、绝缘性、抗腐蚀和分布式测量等方面具有优势,光纤光栅压力传感器在能源化工、航空航天和土木工程等领域中逐渐地受到人们关注,并成为研究热点。通过综述近年来迅速发展的光纤光栅压力传感器的研究进展,介绍了利用光纤布拉格光栅(FBG)轴向应变构建压力传感器的工作原理、结构和特点,并按照光纤光栅安装方式对此类压力传感器进行了分类,同时概述了光纤光栅横向压力传感的实验研究,并对光纤光栅压力传感器的发展趋势进行了述评。

根据耦合模理论，深入研究了横向压力作用下光纤布拉格光栅(FBG)的反射偏振相关损耗(RPDL)特性，对不同横向压力下的RPDL分别进行了数值模拟。模拟结果表明，RPDL对横向压力的响应非常敏感，压力变化时其峰值高度和主峰位置均发生较大的变化。对此进行大量的实验验证，实验结果与理论分析相符；并且实验结果显示RPDL峰高变化和峰位变化曲线在一定范围内均呈很好的线性关系。从而可以利用RPDL特性实现对外力场信息变化的灵敏监测。

与通常的基于光谱分析的光纤布拉格光栅(FBG)传感器的原理不同，提出一种利用FBG的偏振相关损耗(PDL)特性来实现横向压力测量的新方法，从理论和实验两方面研究了FBG在横向压力作用下PDL参数的响应机制，建立了利用PDL实现横向压力传感的理论模型并进行了数值模拟。理论分析表明，FBG的PDL对横向压力的响应非常敏感，在小压力条件下比单纯的光谱分析更适合于测量横向应力。实验中在0~180 N的横向压力条件下，以PDL随波长变化曲线的质心高度和两峰值的波长间隔分别作为编码实现了解调，获得了在小压力(0~80 N)情况下0.06 dB/N和大压力(81~180 N)情况下2.5 pm/N的灵敏度，实验和理论模拟结果相符，证实了该方法的可行性。

设计并实验研究了一种基于机械微应变引入长周期光纤光栅 (MLPFG) 的横向压力传感系统。利用机械线加工技术制作周期为600 μm，长度为60 mm的不锈钢压力槽板，测定了槽板对待写制光纤施加的横向压力与MLPFG谐振峰峰值之间的关系，并借助布拉格光纤光栅(FBG)搭建了高精度横向压力解调系统。实验表明，在0～60 N的范围内，压力与MLPFG透射谱深度有很好的线性关系，线性度达0.9950，灵敏度约为0.35 dB/N。保持45 N的压力20 h，MLPFG谐振峰峰值最大波动小于0.06 dB，具备良好的稳定性。采用中心波长为1542.890 nm的FBG实现了系统解调，系统灵敏度为0.12 μW/N，进一步提高了检测系统的实用性。