该文基于正挠曲电效应建立了开口圆柱壳结构的挠曲电传感器模型。首先分析了开口圆柱壳的动态响应特性; 其次根据正挠曲电效应，建立了由动态应变梯度引起的挠曲电传感理论，并推导出模态电压的表达式,挠曲电效应引起的挠曲电传感信号由长度方向弯曲应变引起的挠曲电信号与圆周方向弯曲应变引起的挠曲电信号两部分组成,分析了挠曲电片无限小时各点的分布式传感特性; 最后分析了不同模态的频率及弯曲角度对挠曲电传感信号的影响，对比分析了不同方向弯曲应变引起的挠曲电信号的不同作用。研究结果表明，该分析结果对优化开口圆柱壳结构的传感特性有重要意义。

为解决光纤光栅易遭受破损和传感灵敏度不高的问题, 设计定制了微型点焊机和预应力平台, 先对光纤进行了镀镍金属化, 然后采用毛细管式电阻点焊法将光纤封装在毛细钢管中进行保护性封装, 并进行了温度传感特性检测。试验结果表明: 电镀的镍层表面光亮平滑, 光纤与电镀镍层结合紧密; 光纤传感器的中心波长与温度变化量之间的拟合线性度很好, 可以达到0.999以上; 温度灵敏度是裸光栅传感器的2.8倍左右。

纳米薄膜与光纤的结合为新型感测提供了各种潜在可能。为了分析温度敏感薄膜的膜系设计及其对光纤温度传感器传感特性的影响，根据光学薄膜理论和光纤传感器的温度感测原理，探讨了光纤温度传感器中敏感薄膜的膜系设计，并构建了薄膜型光纤传感器的温度传感特性模型。以测试系统的参数、性能以及其对干涉光谱的要求为基础，设计了对称性较好的法布里-珀罗薄膜腔。通过对比不同膜层厚度法布里-珀罗结构膜系的传感特性，筛选膜系，分析了高、低折射率薄膜材料的热光系数和热膨胀系数分别对温度传感特性的影响权重，为光纤温度传感器敏感薄膜的镀制及工艺制定提供理论依据。

提出了一种基于光纤端面金属正六边形晶格圆孔阵列-二氧化硅结构，该结构的表面等离激元耦合作用受到其法布里-珀罗腔的加强，获得了较好的光谱传输特性。采用时域有限差分法对该结构进行数值仿真，研究了正六边形晶格圆孔阵列结构中圆孔直径和阵列周期等参数对反射光谱的影响，并分析了基于该现象的折射率传感特性。仿真结果表明：当金属厚度、圆孔直径和阵列周期分别为100 nm、200 nm 和530 nm 时，该结构展现出较好的反射特性。并在此基础上优化结构参数，获得486±4 nm/RIU 的折射率灵敏度，能为应用在环境监测、食品安全等传感领域提供一个新的技术支持。

提出了一种基于H形金属狭缝阵列的新型结构。利用该结构形成的法布里珀罗腔(FabryPerot, FP)来加强表面等离激元的耦合作用, 以获得一种双共振反射现象; 同时研究了基于该现象的折射率传感特性。采用时域有限差分法研究了该结构中狭缝长度、宽度、金膜厚度等参数对双共振反射现象的影响。研究发现, 双共振谷波长可由以上主要参数有效调控, 当竖直狭缝长度为150nm、水平狭缝长度为200nm、狭缝宽度为50nm、金膜厚度为300nm时, 该结构具有较好的双共振反射现象, 其灵敏度分别为590和1199nm/RIU。该发现为新一代高性能表面等离子共振传感器设计提供了理论参考。

设计了一种具有类电磁诱导透明(EIT)效应的高Q值太赫兹超材料。该结构单元由上下平行的双金属线及中间垂直的单金属线组成。分别对单金属线、双金属线及组合结构进行仿真，分析了组合结构中金属线的位置和尺寸对透射率及品质因数Q的影响。结果表明，随着单金属线的水平移动产生了类EIT效应，透射率和Q值随着偏移距离的增大而发生变化，通过调整结构和尺寸可以实现不同Q值。通过优化，当偏移距离为8 μm 时，在0.73 THz 附近得到一个3 dB带宽约为11.56 GHz的透明窗，相应的Q值为63.09，其透射率为0.50。最后，对谐振器的传感特性进行了测量，其折射率灵敏度为60.69 GHz/RIU，FOM值为5.25/RIU，具有优异的传感特性。

提出了一种由左右、上下对称的一大一小圆弧组成的金属圆弧孔阵列结构。利用该结构形成的法布里-珀罗腔来加强表面等离激元的耦合作用,以获得较好的强透射现象;同时研究了基于该现象的折射率传感特性。采用有限时域差分法研究了该孔阵列结构中大小圆弧孔的半径、两圆弧的圆心距和阵列周期对强透射现象的影响。研究发现,当大圆弧半径为95 nm、小圆弧半径为70 nm、两圆弧的圆心距为100 nm、周期为425 nm时,该结构具有较好的强透射现象,其灵敏度为279 nm/RIU,为下一代高性能微纳米等离子体传感器的设计提供了理论参考。

提出了一种H型金属孔阵列结构, 利用该结构形成的法布里-珀罗腔加强表面等离激元耦合作用, 以期获得较好的强透射现象。采用有限时域差分法(FDTD)对该结构进行数值仿真, 并详细研究了H型金属孔阵列中水平方向矩形孔和竖直方向的两相同对称矩形孔的长和宽等参数对强透射特性的影响; 同时研究了基于该现象的折射率传感特性。结果表明: 当水平方向矩形孔的长和宽分别为300和120nm、竖直方向的两相同对称矩形孔的长和宽分别为60和10nm时, 强透射现象较好, 并在此基础上获得了389RIU/nm的折射率灵敏度。这些研究结果有望为高性能微纳等离子体传感器的设计提供理论参考。

对锥形光纤光栅(TFG)的传感特性进行了理论分析,基于传输矩阵法分析了应力与温度对不同锥角TFG反射谱特性的影响。 研究表明随着应力的增大,TFG中心波长向长波长移动,反射带宽展宽。中心波长、反射带宽均与所施加的应力成线性关系。锥度越大,中心波长、 反射带宽的应变灵敏度越。温度逐渐升高时中心波长向长波长移动,反射带宽不变。增大锥度,中心波长、反射带宽均不变。TFG反射带宽与温度无关, 只依赖于应力大小,利用这一特性可以解决温度与应力交叉敏感的问题。