为了提高光纤EFPI传感器的灵敏度, 提出了一种新型EFPI传感结构, 并对其温度特性以及横向负载特性进行了研究。首先, 介绍了采用端面镀钯金膜的光纤EFPI传感器的结构及其制作方法; 接着, 建立了镀钯金膜光纤EFPI的温度传感模型, 并通过Solidworks、Hypermesh与有限元分析软件ANSYS联合仿真, 对它在不同受压力下进行理论模拟, 获得了腔长变化与压力之间的关系; 最后, 对传统的光纤EFPI与镀钯金膜光纤EFPI的温度和横向负载特性进行了对比试验。试验结果表明, 镀钯金膜光纤EFPI的温度灵敏度为6.083 pm/℃, 具有温度自补偿特性; 它对横向负载的检测灵敏度可达40.83 m/g, 相对于传统的光纤EFPI横向负载的灵敏度提高了2.10倍。实验结果与理论分析相符合, 为实际制作具有温度自补偿的高灵敏度光纤EFPI传感器提供了理论与实验依据。

在研究长周期光纤光栅（LPFG）谐振透射光谱对横向负载变化的敏感特性的基础上，提出了将锈蚀过程中钢筋体积膨胀状态与LPFG光谱特性相结合的传感理论，设计了一种基于LPFG横向负载测量的钢筋锈蚀监测传感器。利用LPFG透射光谱检测技术，对钢筋锈蚀过程中不同锈蚀状态所对应的LPFG透射光谱曲线族进行分析，得到LPFG透射光谱随钢筋锈蚀量的变化关系，进而获得LPFG谐振峰幅值变化量与钢筋锈蚀程度之间的对应关系。该方法通过对钢筋锈蚀状态进行直接监测，可实现对钢筋结构的全体积精确监测。

在考虑波导效应、弹光效应等因素后，详细地理论分析了长周期光纤光栅(LPFG)的横向负载传感特性，包括谐振波长漂移及谐振峰分化后的双峰间距与横向负载、光偏振的关系，模拟计算了单模光纤长周期光栅的横向负载传感特性。理论分析和计算结果表明，长周期光纤光栅谐振波长随横向负载的漂移量和方向与光源的偏振方向有关，加载方向偏振光的谐振波长向短波长漂移，加载正交方向偏振光的谐振波长向长波长漂移，后者的漂移量为前者的2倍以上。横向负载产生的双折射使谐振峰分化为两个子峰，两子峰谐振波长及其间距与横向负载成线性关系，可用于横向负载的高灵敏绝对测量。该结论与已有的长周期光纤光栅横向负载实验结果一致。

发现高频CO₂激光脉冲写入的长周期光纤光栅谐振波长的横向负载特性具有较强的负载方向相关性,而损耗峰幅值的横向负载特性的方向相关性较弱.不同圆周方向的横向负载对谐振波长偏振相关性的影响差异较大,但对损耗峰幅值偏振相关性的影响差异较小.利用横向负载引起双折射进而导致光栅的光学主轴旋转的相关理论,合理解释了该长周期光纤光栅独特的横向负载特性及其偏振相关性.

提出了一种对光纤布拉格光栅(FBG)在横向压力负载条件下的谐振波长分裂进行高灵敏检测的方案,并进行了实验研究。采用偏振分束器和偏振无关的光纤迈克耳逊干涉仪组成检测系统,利用相位调制技术,将光纤布拉格光栅的谐振波长分裂的检测转化为相位差的测量,从而大大提高光纤光栅横向压力负载传感的初始分辨率。利用该系统进行横向压力负载传感实验,得到0.025 N/mm横向负载初始分辨能力。

发现高频CO2激光脉冲写入的新型长周期光纤光栅的谐振波长对特定圆周方向的横向负载不敏感,谐振峰幅值随横向负载而线性变化;而且这种长周期光纤光栅的谐振波长随温度变化而线性变化,谐振峰幅值对温度变化不敏感。由此设计而成的可调增益均衡器可实现谐振波长和幅值的动态独立调节,能很好地满足均衡掺铒光纤放大器增益谱的需要。

发现高频CO2激光脉冲写入的长周期光纤光栅(LPFG)的谐振波长的横向负载灵敏度具有很强的方向相关性,且在两个特定的负载方向上谐振波长对横向负载不敏感,而谐振峰幅值与不同方向的横向负载都有很好的线性关系。这种LPFG的谐振波长随温度变化而线性漂移,使谐振峰幅值对温度变化不敏感,由此提出了用单个LPFG的谐振波长和谐振峰幅值两个参量分别实现对温度和横向负载进行同时独立绝对测量的传感器设计方案,可望从根本上解决LPFG在测量中存在的温度和横向负载之间的交叉敏感问题。